一种基于椭圆流动的致密油藏产能分析方法及系统技术方案

本发明专利技术属于油藏产能分析技术领域，公开了一种基于椭圆流动的致密油藏产能分析方法及系统，依次建立单重介质油藏椭圆复合模型、双重介质油藏椭圆复合模型及三重介质油藏椭圆复合模型，并对典型流动阶段的压力产量曲线特征进行分析。本发明专利技术建立了考虑椭圆形压裂改造体积的压力和产量分析模型，利用源函数求解方法求解模型的前期典型曲线，而在后期应用Mathieu函数进行求解。该模型可以应用于椭圆形改造体积的压力和产量分析中，利用椭圆流动思想求解单重介质、双重介质和三重介质的压力响应丰富了致密油压裂后压力产量的分析方法。

A productivity analysis method and system of tight reservoir based on elliptical flow

【技术实现步骤摘要】
一种基于椭圆流动的致密油藏产能分析方法及系统
本专利技术属于油藏产能分析
，尤其涉及一种基于椭圆流动的致密油藏产能分析方法及系统。
技术介绍
目前，最接近的现有技术：近年来，致密油气的开发对世界原油天然气市场造成了巨大的影响。“页岩气革命”(ShaleGasRevolution)之后，“致密油革命”(TightOilRevolution)随之到来。参照页岩气开发的成功经验与压裂技术工艺的不断发展和完善，致密油的商业化开发在世界范围内已经展开。目前，不同国家或组织对致密油有不同的定义，国际能源署(InternationalEnergyAgency，IEA)定义其概念为低渗透地层(如页岩、砂岩、碳酸盐岩等)中的常规轻质油。我国在致密油气的总储量和技术储量上十分丰富，对其进行高效合理的开发对我国未来能源事业意义重大。由于水力压裂技术的进步，近年来致密油气得到有效的开发，致密油气物性表征、流体储集模式、传质规律、流动模拟、产能分析、地质机理、三次采油、宏观数值模拟器开发等都成为研究的热点。众多研究院所(斯坦福大学能源工程系、劳伦斯伯克利国家实验室和麻省理工大学等)和企业机构(Chevron、Schlumberger和Kappa公司等)都在致密油气相关领域进行了相关研究。致密油气孔隙类型较为多样，可以分为与基质相关的纳米-微米孔隙、天然裂缝(微米级-米级)、水力裂缝等。其中，与基质相关的孔隙包含三种孔隙，分别为矿物颗粒粒间孔(interP)、矿物颗粒粒内孔(intraP)和有机质粒内孔(intraP)。级微孔(picropore)<1nm、纳米孔(nanopore)1nm～1um、微米孔(micropore)1um～62.5um、介观孔隙(mesopores)62.5um～4mm、大孔隙(macropores)>4mm。天然裂缝空间尺度跨度较大，从微米级别到千米级别差异性大。致密油气具有典型的多尺度性质，包含人工压裂裂缝、天然裂缝和微纳米孔隙。致密油气在不同的尺度空间中烃类物质赋存方式和传输机制不同。在裂缝中，流体流动遵循达西流动或高速非达西流动，对页岩气而言，孔隙中存在粘性流动、滑脱流动和克努森扩散等，孔隙壁面发生吸附解析及表面扩散，干酪根中发生构型扩散。而致密油基质中，非线性流动普遍存在，在微观模拟、室内实验和矿场开发中得到了验证。致密油气需要进行压裂改造进行开采。压裂施工后，储层裂缝可能出现不同的形态。其中，复杂网络系统被称为油藏改造体积(StimulatedReservoirVolume,SRV)。水力压裂裂缝构成了致密油气生产的主要流动通道，生产初期，当渗透率较低时，井筒供液主要取决于水力裂缝，产量较高，之后，基质供液起主要作用。生产初期，生产井产量递减快，之后，产液平稳。复杂裂缝的存在导致生产井监测数据反应的流动阶段较为丰富，对改造体积参数进行建模和解释对生产井生产动态的预测至关重要。致密油气产能预测方法主要包括解析、半解析、数值模拟方法等。解析、半解析方法因为其计算效率较高，受到国内外学者的重视。Biryukov和Kuchuk对水平井开发天然裂缝油藏或存在水力裂缝油藏的压力动态分析方法进行了总结，归纳为四类方法：叠加原理求解方法、水平井动态分析的叠加原理求解方法、混合方法和数值方法。针对致密油气藏，由于改造体积的存在，复合流动模型被提出并得到广泛应用。Ozkan等提出并利用三线性流动对致密气的流动规律进行了研究，并获得了典型的压力响应曲线，对致密气藏压裂后的SRV进行了准确刻画。Apaydin等利用三线性流动研究了基质中存在微裂缝时对于产能的影响；Stalgorova和Mattar扩展了三线性流动模型，把地层划分为5个区域，并研究了压力不稳定响应曲线。Ketineni建立了致密油藏的椭圆形复合油藏流动模型，将SRV用内区椭圆形区域表征，获得了压力不稳定响应结果和产量递减曲线，丰富了SRV刻画的模型。此后，Zhao等建立了圆形复合油藏流动模型，获得了产量和压力的不稳定变化规律，进一步完善了致密油气压裂改造后产能预测的模型。其中，在利用解析、半解析解求解压裂井产能的方法中，点源解、拉式空间变换、格林函数、数值反演等方法得到较多的应用。Luo和Tang等利用拉式空间变换和数值反演方法建立了垂直井多裂缝系统的不稳态压力响应模型，并分析了有限导流裂缝的影响。Qanbari和Clarkson利用早期线性流思想研究了致密油气两相流动的产能分析方法。数值模拟方面，Mayerhofer等将微地震观测资料与数值模拟结合研究了压裂后致密油气的产能，并分析了不同尺度裂缝对产能的影响；Weng等建立了裂缝扩展模型，形成了压裂后缝网模型，通过划分非结构网格进行油藏数值模拟，实现了致密油气的产能预测及生产优化分析。Yu等利用CMG分析了不同主裂缝形态对致密储层产量的影响，并对相关参数进行了影响权重的排序。Sanchez-Rivera等利用有限差分数值模拟器对Bakken油田的二氧化碳吞吐效果进行了分析，并进一步对三次采油产能的影响因素进行了详细论述。可以看出，致密油气的产能分析是目前非常规油气开发的热点，寻求有效、快速的产能预测技术仍然是致密油气开发面临的难题。致密油气藏为一类渗透率极低的储层类型，北美致密气藏开发已经取得成功。致密油藏多采用压裂方式开发，压裂改造能够改变流体流态、减小渗流阻力并且增大井筒与储层的沟通面积。由于储层的致密性，体积压裂模式成为致密油开发的重要生产方式。如我国在长庆油田、新疆油田等油田开展了致密油实验区，效果显著。新开发模式的投入需要相应的技术手段相匹配，新型产能预测工具需要合理的刻画致密油气的流动特征，并能对压裂改造后复杂的缝网系统进行准确模拟，对油气产能进行分析评价，指导生产实践。因此，建立一套致密油产能分析的系统方法，为致密油藏开发的合理开发设计提供支持至关重要。致密油藏具有强烈的非均质性、多尺度性和水力改造性质，传统的一些产能评价方法难以正确刻画其生产特征，本专利技术建立的致密油产能评价体系为致密油开发提供了一个具有严格科学依据的计算体系，有着广泛的应用前景。综上所述，现有技术存在的问题是：(1)致密油藏在压裂后往往具有复杂的改造体积，三线性流动模型、扩展的三线性流动模型、圆形复合油藏流动模型无法刻画实际的改造体积形态，需要发展新的模型描述和表征矿场监测的实际改造体积形态。(2)利用数值模拟方法进行产能分析需要开发新的多尺度表征方法以准确描述流体在基质、天然裂缝和水力裂缝中的流动，计算效率较低，计算流程复杂，因此，基于解析和半解析方法的产能计算方法具有优势，能够对短时间和长时间的流动特征进行准确预测。(3)现场实践发现，致密油藏压裂后往往具有椭圆形的改造体积形态，目前，对于椭圆形的SRV产能计算的模型仍未建立。解决上述技术问题的难度：椭圆形改造体积导致特殊的流动形态，目前，缺少相应的模型能够计算椭圆复合流动模型的产能，现有的解析、半解析方法都无法适应该类问题的求解，因此，需要建立新的计算流程。解决上述技术问题的意义本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于椭圆流动的致密油藏产能分析系统，其特征在于，所述致密油藏产能分析系统包括：/n参数采集处理模块，用于采集致密油藏的储层参数、压裂参数、流体参数和生产参数，并依据采集的参数建立致密油藏的椭圆流动模型；/n产能分析模块，用于根据储层压裂改造性质选择合适的产能分析模型，建立椭圆坐标下流体流动模型，确定边界条件和初始条件等；/n计算模块，用于选择椭圆流动计算模型和源函数计算模型，在拉普拉斯空间中计算井的无因次压力和无因次产量；/n预测模块，用于根据基于椭圆流动的致密油藏产能分析方法计算井的产量，并与现场实际产量作对比。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于椭圆流动的致密油藏产能分析系统，其特征在于，所述致密油藏产能分析系统包括：
参数采集处理模块，用于采集致密油藏的储层参数、压裂参数、流体参数和生产参数，并依据采集的参数建立致密油藏的椭圆流动模型；
产能分析模块，用于根据储层压裂改造性质选择合适的产能分析模型，建立椭圆坐标下流体流动模型，确定边界条件和初始条件等；
计算模块，用于选择椭圆流动计算模型和源函数计算模型，在拉普拉斯空间中计算井的无因次压力和无因次产量；
预测模块，用于根据基于椭圆流动的致密油藏产能分析方法计算井的产量，并与现场实际产量作对比。


2.一种利用权利要求1所述系统的基于椭圆流动的致密油藏产能分析方法，其特征在于，所述方法包括依次建立单重介质油藏椭圆复合模型、双重介质油藏椭圆复合模型及三重介质油藏椭圆复合模型；所述双重介质油藏椭圆复合模型和三重介质油藏椭圆复合模型的建立过程均包括建立非稳态模型和拟稳态模型两个过程。


3.如权利要求2所述的基于椭圆流动的致密油藏产能分析方法，其特征在于，所述单重介质油藏椭圆复合模型的建立及求解过程包括：
在笛卡尔坐标系下，内区与外区基质中的流动方程如下：






其中：
f1＝u；
f2＝ηu。


4.如权利要求2所述的基于椭圆流动的致密油藏产能分析方法，其特征在于，双重介质油藏椭圆复合模型中，所述非稳态模型的建立过程包括：
与单重介质椭圆复合流动的求解流程一致，对双重介质模型的典型流动曲线和产量递减规...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐建春，周文新，秦婳婷，郭天意，
申请(专利权)人：中国石油大学华东，
类型：发明
国别省市：山东;37