对来自压裂的非常规地层的油气生产进行建模的方法技术

一种对来自压裂的非常规油气藏的油气流进行建模的方法，其中该地层具有多级压裂处理造成的在刺激的油气藏性质方面的变异性。制作图表，该图表将该地层分为多个封闭生产区域，每个所述封闭生产区域又分为多个在该地层中的裂缝之间延伸的流子系统。随后根据个别流子系统的地理情况和特性针对各个流子系统计算生产行为。通过耦合所述流子系统的计算出的生产行为来确定各个封闭生产区域的区域油气流，并通过将区域油气流相加来模拟该油气藏油气流。可以随后绘制显示所选时间点处的模拟油气流的样板曲线。

【技术实现步骤摘要】
对来自压裂的非常规地层的油气生产进行建模的方法
本专利技术涉及生成来自地质层组的油气生产曲线的方法，更具体地提供了来自通过多级水力裂缝刺激的非常规油气藏的油气生产曲线的生成方法。
技术介绍
在油气勘探和开采领域的技术开发与创新有着悠久的历史。作为资本密集型行业，油气开采行业有很多动机去优化和最大化来自特定的含油气地层的生产。例如，非常规油气藏是渗透性较低并需要刺激来实现盈利性生产的油气藏。在从非常规地质层组如页岩中生产油气时，一种常见的开采优化技术是沿多级压裂水平井产生多条水力裂缝来刺激油气藏。这种技术通常称为“水力压裂(fracturing)”。水力压裂方案中引发的油气生产是在基质中、在天然裂缝网络中和在水力裂缝自身中的流动的结果。在对具有高异质性的压裂地质层组中的油气生产进行建模方面存在许多问题。例如，在多级水力压裂过程中，许多预先存在的天然裂缝被重新激活。水力裂缝和活跃的天然裂缝构成用于油气生产的水力传导流动网络。在其它情况下，沿水平井的非常规地层已知在岩石物理与地质特性方面是高度异质的。在此类情况下，地层在不同的压裂阶段的反应不同，并且沿该水平井产生的裂缝网络也是高度异质的。只有将这些压裂后的非常规地层的异质性纳入考虑范围，模拟方法才可能是可靠的。许多压裂公司还开发和使用了创新的压裂技术，包括以SIMULFRAC和ZIPPERFRAC品牌命名的两种代表性技术。在该SIMULFRAC或ZIPPERFRAC方法中，钻取两个或多个平行的水平井并随后在沿井眼的交替间隔处钻孔和压裂。这产生了高密度的水力裂缝网络，因此，各水力裂缝可以控制的刺激体积相对降低。超出水力裂缝尖端的刺激体积也变得更小，其内部流动可能不再表现得类似于线性流。如果现有建模方法假定超出裂缝尖端的流动是线性的，则现有建模方法是无法应用的。另一点复杂之处在于，与常规地层相比，非常规油气藏中的流体流动机制是相当复杂的。达西定律在此类油气藏中往往是有缺陷的。在某些非常规气藏的生产中，气体扩散与解吸同时出现。此外，通过许多试验证实了油气藏渗透性对应力的高度依赖性。还没有在任何技术文献或方法中开发出什么方法来将所有这些复杂的流动机制全面纳入到非常规油气藏生产的建模或评价中。与非常规地层中的裂缝处理的建模或执行相关的另一问题是与预测或准确模拟该地层的可能产量有关的难度。尽管可以开发复杂的分析和数值方法来表示朝向多级压裂水平井的流体流动，但这些方法需要高计算能力、长计算时间，并且在迭代式应用程序中有一定困难。这些计算中的困难的主要技术原因之一是低基质渗透率。从各级裂缝生产的油气主要来自于水力裂缝周围的受刺激的油气藏体积，这提供了将油气藏分解为更小部分的可能性。基于将非常规油气藏分解为更小部分的快速、简单和可靠的研究来自非常规油气藏生产的方法据信是深受欢迎的。如果能够创造来自由多级水力裂缝刺激的非常规油气藏的油气生产样板曲线的生成方法，这在油气生产行业将是非常理想的。
技术实现思路
本专利技术包括对来自已经施以多级压裂的非常规压裂油气藏的油气流进行建模的方法。本专利技术开发了来自被多级压裂刺激的非常规油气藏的油气生产的样板曲线。样板曲线指的是一系列曲线，时间为x轴，特定油气藏条件下的生产速率q/井底压力p/井底压力导数为y轴。样板曲线可以通过匹配油田生产数据来帮助预测油气藏性质、裂缝性质和生产趋势。在一些实施方案中，对来自压裂的非常规油气藏的油气流进行建模的方法可包括：收集对应于已经被施以多级水力压裂的非常规油气藏的相关数据，使用该相关数据，根据为子系统分配的至少一组油气藏性质和对应于该流子系统的相关数据对各组流子系统的子系统油气流建模，通过耦合封闭生产区域内各流子系统的计算出的子系统油气流来对各封闭生产区域的区域油气流建模，和/或通过耦合各组封闭生产区域的计算出的区域油气流来对非常规油气藏的油气藏油气流建模。附图说明为了容易识别对任何特定元素或行为的讨论，参考标号中最显著的数字指的是首次引入该元素时的附图标记。图1是显示本专利技术的对来自压裂的非常规油气藏的油气流进行建模的方法的一个实施方案中的步骤的流程图；图2是图1的方法的流程图，增加了通过建模的油气藏生产生成样板曲线的步骤；图3是图2的方法的流程图，增加了一旦最初被计算就修改多个封闭生产区域的步骤；图4是通过多级水力压裂刺激的非常规油气藏的示意图；图5是图4的非常规油气藏中流线型分布的平面图；图6显示了按照本专利技术的一个实施方案将图5的封闭生产区域细分为多个流子系统(图5的区域1)；图7显示了按照本专利技术将图5的封闭生产区域细分为多个流子系统的一个替代实施方案(图5的区域1)；图8展示了按照本专利技术将封闭生产区域细分为多个流子系统的另一实施方案；图9展示了按照本专利技术将封闭生产区域细分为多个流子系统的另一实施方案；图10展示了按照本专利技术将封闭生产区域细分为多个流子系统的另一实施方案；图11展示了按照本专利技术将封闭生产区域细分为多个流子系统的另一实施方案；图12是通过本专利技术的对来自压裂的非常规油气藏的油气流建模的方法制得的样板曲线的一个样本；图13显示了本专利技术的一个实施方案的主题的一个方面。具体实施方式本专利技术是对来自压裂的非常规油气藏的油气流进行建模的方法。“非常规油气藏”指的是渗透性较低、需要刺激来实现盈利性生产的油气藏。多级水力压裂技术常用于最大化来自此类地层的石油与天然气的油气回收率，样板曲线是用于评估油气藏产能的有用的模拟/建模技术。样板曲线是用于评估油气生产的可视化工具——其是时间作为x轴且特定油气藏条件下的生产速率q/井底压力p/井底压力导数为y轴的图表。通常，根据对地层参数的调整生成多个样板曲线。样板曲线可以通过匹配油田生产数据来帮助预测油气藏性质、裂缝性质以及生产趋势。如本文中所概述的那样，本专利技术包括对来自压裂的非常规油气藏的油气流建模的方法。当前用于压裂的非常规油气藏中的油气生产模拟的技术耗费时间，并且不如在某些情况下那么精确。本专利技术的方法(有效地将特定的非常规油气藏解构为多个封闭生产区域和在其中的多个流子系统，其各自容纳地层中的个别水力裂缝位置)以更高的效率和速度提供了相关的完整样板曲线和更准确的结果。方法概述：首先参考的图1是展示本专利技术的方法的步骤的流程图。如本文中所概述的那样，本专利技术是对来自压裂的非常规油气藏的油气流建模的方法——基于本文中概述的模拟技术生成非常规油气藏中油气生产参数的样板曲线。本专利技术的对来自压裂的非常规油气藏的油气流建模的方法中的第一步骤是收集对应于已经被施以天然或人工多级水力压裂的非常规油气藏的相关数据。这显示在步骤1-1处。可用于本方法的相关数据包括但不限于矿地数据、生产历史、裂缝处理记录和微震活动。该相关数据将用在对来自压裂的非常规油气藏的油气流建模的方法的剩余部分中，以提供非常规油气藏模型、生产油气藏区块和用于确定油气藏油气流的水力裂缝的位置与特性。在收集相关数据后，该相关数据被用于对来自压裂的非常规油气藏的油气流建模的方法的下一步骤——显示在步骤1-2处。该下一步骤的第一要素是定义生产油气藏区块，其为需要模拟的非常规油气藏中的主要油气生产区域。使用该相关数据，该生产油气藏区块可以从该非常规油气藏的整体地质中选择。除了选择该生产油气藏区块的整体形状和尺寸之外，还将本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种对来自压裂的非常规油气藏的油气流进行建模的方法，所述方法包括：收集对应于已经被施以多级水力压裂的非常规油气藏的相关数据；使用所述相关数据：将生产油气藏区块限定为所述非常规油气藏内的主要油气生产区域；计算所述生产油气藏区块的长度、宽度和高度的油气藏尺寸；和限定所述生产油气藏区块内每条水力裂缝的位置和特性；将所述生产油气藏区块细分为多个封闭生产区域，每个封闭生产区域中含有至少一条水力裂缝；计算每个封闭生产区域的长度、宽度和高度的区域尺寸；将每个封闭生产区域细分为多个流子系统；以及向每个流子系统分配至少一组油气藏性质；相对于至少一个所选时间点：根据为每个流子系统分配的至少一组油气藏性质和对应于该流子系统的相关数据，对所述多个流子系统中的每个流子系统的子系统油气流进行建模；通过耦合所述封闭生产区域内的每个流子系统的计算出的子系统油气流，对每个封闭生产区域的区域油气流建模；以及通过耦合所述多个封闭生产区域中的每个生产区域耦合的计算出的区域油气流，对该非常规油气藏的油气藏油气流建模。

【技术特征摘要】
2015.12.10 CA 2,914,3481.一种对来自压裂的非常规油气藏的油气流进行建模的方法，所述方法包括：收集对应于已经被施以多级水力压裂的非常规油气藏的相关数据；使用所述相关数据：将生产油气藏区块限定为所述非常规油气藏内的主要油气生产区域；计算所述生产油气藏区块的长度、宽度和高度的油气藏尺寸；和限定所述生产油气藏区块内每条水力裂缝的位置和特性；将所述生产油气藏区块细分为多个封闭生产区域，每个封闭生产区域中含有至少一条水力裂缝；计算每个封闭生产区域的长度、宽度和高度的区域尺寸；将每个封闭生产区域细分为多个流子系统；以及向每个流子系统分配至少一组油气藏性质；相对于至少一个所选时间点：根据为每个流子系统分配的至少一组油气藏性质和对应于该流子系统的相关数据，对所述多个流子系统中的每个流子系统的子系统油气流进行建模；通过耦合所述封闭生产区域内的每个流子系统的计算出的子系统油气流，对每个封闭生产区域的区域油气流建模；以及通过耦合所述多个封闭生产区域中的每个生产区域耦合的计算出的区域油气流，对该非常规油气藏的油气藏油气流建模。2.根据权利要求1的方法，其中相对于多个所选时间点对多个流子系统中的至少一个的子系统油气流进行建模，并且所述方法进一步包括生成至少一条样板曲线的步骤，所述样板曲线在其一个轴上显示所选的流子系统的模拟的子系统油气流并且在其另一个轴上显示相关的所选时间点。3.根据权利要求1的方法，其中相对于多个所选时间点对多个封闭生产区域中的至少一个的区域油气流进行建模，并且所述方法进一步包括生成至少一条样板曲线的步骤，所述样板曲线在其一个轴上显示所选的封闭生产区域的模拟的区域油气流并且在其另一个轴上显示相关的所选时间点。4.根据权利要求1的方法，其中相对于多个所选时间点对油气藏油气流进行建模，并且所述方法进一步包括生成至少一条样板曲线的步骤，所述样板曲线在其一个轴上显示所述生产油气藏区块的模拟的油气藏油气流并且在其另一个轴上显示相关的所选时间点。5.根据权利要求1的方法，其中对应于所述非常规油气藏的所述相关数据选自矿地数据、生产历史、裂缝处理记录和微震活动。6.根据权利要求1的方法，其中分配给流子系统的所述至少一组油气藏性质选自一组油气藏性质或一组裂缝性质。7.根据权利要求6的方法，其中所选油气藏性质包括基质渗透率和基质孔隙率。8.根据权利要求6的方法，其中所述裂缝性质是水力裂缝和天然裂缝的性质。9.根据权利要求8的方法，其中所选裂缝性质包括裂缝渗透率、裂缝孔隙率、裂缝厚度/宽度、裂缝应力敏感性以及水力裂缝半长度。10.根据权利要求1的方法，其中通过生成代表所述流子系统的确定的油气流的偏微分子系统流动偏微分方程来对所述多个流子系统中的每个流子系统的子系统油气流建模，由此每个子系统流动偏微分方程可以耦合至相应的封闭生产区域内的其它流子系统的子系统流动偏微分方程。11.根据权利要求10的方法，其中通过耦合所述封闭生产区域内的多个流子系统中的每个流子系统的子系统流动偏微分方程以产生偏微分区域流动偏微分方程来对每个封闭生产区域的区域油气流进行建模，由此每个区域流动偏微分方程可以耦合至所述生产油气藏区块内的其它封闭生产区域的区域流动偏微分方程。12.根据权利要求11的方法，其中通过耦合所述生产油气藏区块内的所有多个封闭生产区域的区域流动偏微分方程以产生油气藏流动方程来对所述油气藏油气流建模。13.根据权利要求12的方法，其中所述油气藏流动方程的结果是针对所述生产油气藏区块中的非常规地质情况和多条裂缝调整过的来自所述生产油气藏区块的预期油气生产。14.根据权利要求10的方法，其中每个子系统流动偏微分方程的解表示相应的流子系统的生产压力和体积生产速率。15.根据权利要求11的方法，其中每个区域流动偏微分方程的解表示相应的封闭生产区域的生产压力和体积生产速率。16.根据权利要求12的方法，其中所述油气藏流动方程的解表示所述非常规油气藏的生产压力和体积生产速率。17.根据权利要求1的方法，其中至少一个封闭生产区域中的至少一条水力裂缝位于所述封闭生产区域的中心。18.根据权利要求1的方法，其中至少一个封闭生产区域中的至少一条水力裂缝不位于所述封闭生产区域的中心。19.根据权利要求1的方法，其中分配给每个流子系统的至少一组油气藏性质选自油气藏中的线性流动、油气藏向水力裂缝的线性流动、朝向裂缝尖端的流动以及水力裂缝内部的流动。20.根据权利要求19的方法，其中分配给所述生产油气藏区块内的每个流子系统的至少一组油气藏性质是相同的。21.根据权利要求19的方法，其中分配给所述生产油气藏区块内的每个流子系统的至少一组油气藏性质是不同的。22.根据权利要求1的方法，其中每个子系统流动偏微分方程包括线性流方程、径向流方程、或源/汇函数中的至少一种。23.根据权利要求1的方法，其中根据所述水力裂缝位置和所述相关数据，由初始计算的所述区域尺寸修改至少一个封闭生产区域的区域尺寸。24.一种用于对来自压裂的非常规油气藏的油气流进行建模的方法的非暂时性计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质包括以下指令，这些指令在被计算机执行时使所述计算机执行下列操作：收...

【专利技术属性】
技术研发人员：王香增，高瑞民，曾凡华，姚珊珊，刘洪，梁全胜，
申请(专利权)人：王香增，高瑞民，曾凡华，姚珊珊，刘洪，梁全胜，
类型：发明
国别省市：陕西,61