一种确定页岩气井吸附气和游离气产出贡献的方法技术

本发明专利技术公开了一种确定页岩气井吸附气和游离气产出贡献的方法，所述方法包括：建立基于地层压力分布的页岩地层吸附气和游离气产出模型，其中，假设地层为矩形封闭边界，假设页岩气井是多段压裂水平井，建立吸附气计算模型、基质游离气计算模型以及裂缝游离气计算模型；获取实际测井和生产数据，根据所述实际测井和生产数据计算地层压力分布数据；将所述地层压力分布数据代入所述页岩地层吸附气和游离气产出模型，计算页岩地层吸附气和游离气产出。根据本发明专利技术的方法可以获取在页岩气生产过程中产生的吸附气和游离气量；本发明专利技术的方法过程简单，具有很高的实用价值和推广价值。

A Method for Determining the Contribution of Adsorbed and Free Gas Production in Shale Gas Wells

【技术实现步骤摘要】
一种确定页岩气井吸附气和游离气产出贡献的方法
本专利技术涉及地质勘探开发领域，具体涉及一种确定页岩气井吸附气和游离气产出贡献的方法。
技术介绍
页岩气是赋存于富有机质泥页岩及其夹层中，以吸附和游离状态为主要存在方式的非常规天然气，成分以甲烷为主。页岩气往往分布在盆地内厚度较大、分布广的页岩烃源岩地层中。与常规储层气藏不同，页岩既是天然气生成的源岩，也是聚集和保存天然气的储层和盖层，因此有机质含量高的黑色页岩、高碳泥岩等常是最好的页岩气发育条件。由于页岩气储层渗透率低，开采难度较大，需要通过水平井钻井和多段压裂技术才能实现有效开发。随着水平井钻井、多段压裂技术的发展，各国都已实现了页岩气的商业开发。与常规气藏不同，除游离气外，页岩储层通过解吸附作用产生大量气体。考虑到页岩独特的存储机制，页岩气主要以吸附态和游离态存在，准确的估计游离气和吸附气的产量贡献对页岩气开发至关重要。但是目前的方法很难估计在页岩气生产过程中产生的吸附气和游离气多少。
技术实现思路
本专利技术提供了一种确定页岩气井吸附气和游离气产出贡献的方法，所述方法包括：建立基于地层压力分布的页岩地层吸附气和游离气产出模型，其中，假设地层为矩形封闭边界，假设页岩气井是多段压裂水平井，建立吸附气计算模型、基质游离气计算模型以及裂缝游离气计算模型；获取实际测井和生产数据，根据所述实际测井和生产数据计算地层压力分布数据；将所述地层压力分布数据代入所述页岩地层吸附气和游离气产出模型，计算页岩地层吸附气和游离气产出。在一实施例中，建立吸附气计算模型，其中，用等温吸附模型描述页岩中的气体吸附。在一实施例中，建立吸附气计算模型，其中，用朗缪尔吸附模型描述页岩中的气体吸附。在一实施例中，针对裂缝游离气建立产出模型，其中，假设裂缝具有无限导流能力，裂缝形状为立方体。在一实施例中，建立吸附气计算模型、基质游离气计算模型以及裂缝游离气计算模型，其中：吸附气的量可以表示为基质游离气可以表示为裂缝游离气可以表示为式中：VL为朗缪尔体积；pL为朗缪尔压力；p(x,y,t)为地层压力分布；h是地层厚度；φ是孔隙度；下标i是表示初始地层压力条件；ρm是页岩基质密度；p是气体压力T是温度；z是气体偏差因子；下标SC表示标准条件；xe，ye是地层的边界长度；Swm是基质含水饱和度；ρstp是在标准条件下，页岩气气体密度；ρad是吸附相密度；pwf是井底压力；w是裂缝宽度；xfi是第i条裂缝的裂缝半长Swf是裂缝的含水饱和度。在一实施例中，根据所述实际测井数据计算地层压力分布数据，其中，建立地层压力分布计算模型，包括：建立孔隙度、渗透率方程；建立页岩气流动方程；建立气体扩散方程；确定内边界条件；无量纲化方程；求解方程确定地层压力分布计算模型。在一实施例中，建立地层压力分布计算模型，其中：假设在完全封闭的矩形地层水平中心有一口多段压裂水平井；孔隙度和渗透率和压力有关，由P-M方程确定。在一实施例中，根据井筒储集和表皮效应确定内边界条件。在一实施例中，无量纲化方程，包括：确定无量纲标准化压力和无量纲标准化时间；基于所述无量纲标准化压力和所述无量纲标准化时间进行方程无量纲化。在一实施例中，求解方程确定地层压力分布计算模型，其中，式中：mD为无量纲标准化压力；表示Laplace空间下的无量纲标准压力；xD为无量纲x轴坐标位置；yD为无量纲y轴坐标位置；tD为无量纲时间；i、k、N都为正整数。根据本专利技术的方法可以获取在页岩气生产过程中，产生的吸附气和游离气量；本专利技术的方法过程简单，具有很高的实用价值和推广价值。本专利技术的其它特征或优点将在随后的说明书中阐述。并且，本专利技术的部分特征或优点将通过说明书而变得显而易见，或者通过实施本专利技术而被了解。本专利技术的目的和部分优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的步骤来实现或获得。附图说明附图用来提供对本专利技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本专利技术的实施例共同用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的限制。在附图中：图1是根据本专利技术一实施例的方法流程图；图2是根据本专利技术实施例的方法的部分流程图；图3是根据本专利技术一实施例的流量和井底压力历史图；图4是根据本专利技术一实施例的生产8016小时地层压力分布图；图5是根据本专利技术一实施例的生产17016小时的地层压力分布图；图6是根据本专利技术一实施例的游离气和吸附气量产量随时间变化图；具体实施方式以下将结合附图及实施例来详细说明本专利技术的实施方式，借此本专利技术的实施人员可以充分理解本专利技术如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程并依据上述实现过程具体实施本专利技术。需要说明的是，只要不构成冲突，本专利技术中的各个实施例以及各实施例中的各个特征可以相互结合，所形成的技术方案均在本专利技术的保护范围之内。页岩气是赋存于富有机质泥页岩及其夹层中，以吸附和游离状态为主要存在方式的非常规天然气，成分以甲烷为主。页岩气往往分布在盆地内厚度较大、分布广的页岩烃源岩地层中。与常规储层气藏不同，页岩既是天然气生成的源岩，也是聚集和保存天然气的储层和盖层，因此有机质含量高的黑色页岩、高碳泥岩等常是最好的页岩气发育条件。由于页岩气储层渗透率低，开采难度较大，需要通过水平井钻井和多段压裂技术才能实现有效开发。随着水平井钻井、多段压裂技术的发展，各国都已实现了页岩气的商业开发。与常规气藏不同，除游离气外，页岩储层通过解吸附作用产生大量气体。考虑到页岩独特的存储机制，页岩气主要以吸附态和游离态存在，准确的估计页岩气产量中游离气和吸附气的数量对页岩气产量计算至关重要。但是目前的方法很难估计在页岩气井生产过程中产生的吸附气和游离气多少。针对上述问题，本专利技术提出了一种确定页岩气井吸附气和游离气产出贡献的方法接下来基于流程图详细描述本专利技术实施例的实施过程。附图的流程图中示出的步骤可以在包含诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行。虽然在流程图中示出了各步骤的逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。如图1所示，在一实施例中，建立基于地层压力分布的页岩地层吸附气和游离气产出模型(S110)，在需要确定页岩地层吸附气和游离气产出时，获取实际生产数据(S120)，根据所述实际生产数据计算地层压力分布数据(S130)，将地层压力分布数据代入页岩地层吸附气和游离气产出模型，计算页岩地层吸附气和游离气产出贡献(S140)。在本专利技术的方法中，关键点之一在于建立基于地层压力分布的页岩地层吸附气和游离气产出模型(S110)。具体的，在一实施例中，在步骤S110中，根据页岩气储层和典型孔隙结构，假设页岩气以吸附气和游离气的形式存在，由于与吸附气和游离气相比，溶解气的含量相对较小，故不考虑溶解气。并且，进一步的，假设地层是均匀的、各向同性、矩形封闭边界，假设页岩气井是多段压裂水平井；进一步的，在一实施例中，在建立基于地层压力分布的页岩地层吸附气和游离气产出模型的过程中，用等温吸附模型描述页岩中的气体吸附。具体的，在一实施例中，用朗缪尔吸附模型或者BET吸附模型。在其他实施例中，也可以采用其他等温吸附模型。具体的，在一实施例中，用朗缪尔吸附模型描述页岩中的气体吸附：式中：VL为朗缪尔体积；PL为朗缪尔压力；P为气体压力；Vad为页岩吸附气体积。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种确定页岩气井吸附气和游离气产出贡献的方法，其特征在于，所述方法包括：建立基于地层压力分布的页岩地层吸附气和游离气产出模型，其中，假设地层为矩形封闭边界，假设页岩气井是多段压裂水平井，建立吸附气计算模型、基质游离气计算模型以及裂缝游离气计算模型；获取实际测井和生产数据，根据所述实际测井和生产数据计算地层压力分布数据；将所述地层压力分布数据代入所述页岩地层吸附气和游离气产出模型，计算页岩地层吸附气和游离气产出。

【技术特征摘要】
1.一种确定页岩气井吸附气和游离气产出贡献的方法，其特征在于，所述方法包括：建立基于地层压力分布的页岩地层吸附气和游离气产出模型，其中，假设地层为矩形封闭边界，假设页岩气井是多段压裂水平井，建立吸附气计算模型、基质游离气计算模型以及裂缝游离气计算模型；获取实际测井和生产数据，根据所述实际测井和生产数据计算地层压力分布数据；将所述地层压力分布数据代入所述页岩地层吸附气和游离气产出模型，计算页岩地层吸附气和游离气产出。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，建立吸附气计算模型，其中，用等温吸附模型描述页岩中的气体吸附。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，建立吸附气计算模型，其中，用朗缪尔吸附模型描述页岩中的气体吸附。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，针对裂缝游离气建立产出模型，其中，假设裂缝具有无限导流能力，裂缝形状为立方体。5.根据权利要求1-4中任一项所述的方法，其特征在于，建立吸附气计算模型、基质游离气计算模型以及裂缝游离气计算模型，其中：吸附气的量可以表示为基质游离气可以表示为裂缝游离气可以表示为式中：VL为朗缪尔体积；pL为朗缪尔压力；p(x,y,t)为地层压力分布；h是地层厚度；φ是孔隙度；下标i是表示初始地层压力条件；ρm是页岩基质密度；p是气体压力T是温度；z是气体偏差因子；下标SC表...

【专利技术属性】
技术研发人员：庞伟，吴琼，杜娟，张同义，毛军，邸德家，艾爽，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，中国石油化工股份有限公司石油工程技术研究院，
类型：发明
国别省市：北京,11