一种页岩油藏变裂缝渗透率分段压裂水平井产能计算方法技术

本发明专利技术公开了一种页岩油藏变裂缝渗透率分段压裂水平井产能计算方法，包括以下步骤：将页岩储层分为改造区和水力裂缝区，建立两区线性流动物理模型；建立水力裂缝区变裂缝渗透率场；建立两区线性渗流模型；对所述页岩油分段压裂水平井两区线性渗流模型进行无量纲化处理；并对模型中的时间项实施Laplace变换；求得改造区基质流动模型的压力解；求得水力裂缝区压力解；求得Laplace空间下页岩油藏水平井分段压裂水平井产量计算公式，利用Stehfest数值反演技术得到实空间页岩油藏水平井分段压裂水平井无因次产量，根据无量纲定义的转换，进而得到页岩油藏水平井分段压裂水平井产量。本发明专利技术考虑了变裂缝渗透率对产能的影响，计算结果与实际情况更为吻合。

【技术实现步骤摘要】
一种页岩油藏变裂缝渗透率分段压裂水平井产能计算方法
本专利技术涉及非常规油气增产改造
，特别涉及一种页岩油藏变裂缝渗透率分段压裂水平井产能计算方法。
技术介绍
常规油气资源的不断消耗，页岩油等非常规资源逐渐成为我国能源的重要接替。页岩储层极为致密，渗透性差，孔隙度低，需借助水平井体积改造技术“打碎”储层，形成“人工油气藏”才可商业开发。该技术通过分段多簇射孔，泵注大量滑溜水且段塞加砂，形成多簇裂缝，从而细分切割储层，增加基质流体与裂缝的接触面积，减小基质流体向裂缝渗流的距离，使驱动基质流体流向裂缝的驱动压差变小，从而达到有效提高水平井采收率的增产效果。目前，分段压裂水平井产量计算方法主要有数值模拟和解析\半解析法。数值方法需要的参数多，诸如高压物性等资料获取难度大，且实验成本高，此外，数值方法如精确划分网格，计算耗时。而解析\半解析法因其所需参数少，计算方便，广泛应用于工程计算。常用的解析\半解析法有点源函数法和线性流动模型法。点源函数法需要叠加每个点源，组建矩阵，通过求解矩阵得到解；而线性模型法只需求解Laplace空间的解，利用数值反演技术变可得到解，应用性更广。裂缝端部流量大，尖端流量少。因此，水力压裂设计一般采用段塞式加砂，裂缝端部加砂强度高，裂缝尖端部分支撑剂铺置少，支撑剂分布呈非均匀特点。因此，裂缝渗透率是变化的。但是，目前尚未有线性流动模型考虑变裂缝渗透率这一客观存在且重要的因素。视裂缝渗透率为均一的分段压裂水平井产量计算结果会存在较大误差。鉴于此，需要提出了一种变裂缝渗透率分段压裂水平井产能计算方法，实现分段压裂水平井产量的准确预测，指导页岩油水平分段压裂优化设计。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术旨在提供一种页岩油藏变裂缝渗透率分段压裂水平井产能计算方法，解决现有计算方法不能考虑变裂缝渗透率这一客观因素的问题，用于预测变裂缝渗透率分段压裂水平井产量，为页岩油藏分段压裂水平井优化设计和压后评估提供了有利的理论依据。本专利技术的技术方案如下：一种页岩油藏变裂缝渗透率分段压裂水平井产能计算方法，包括以下步骤：S1：将页岩储层分为改造区和水力裂缝区，建立页岩储层分段压裂水平井两区线性流动物理模型；S2：建立基于位置变化的水力裂缝区变裂缝渗透率场；S3：结合各区流体的运动方程、岩石状态方程以及质量守恒定律，建立页岩油分段压裂水平井两区线性渗流模型；S4：引入无因次量，对所述页岩油分段压裂水平井两区线性渗流模型进行无量纲化处理；并对所述页岩油分段压裂水平井两区线性渗流模型中的时间项实施Laplace变换；S5：结合边界条件，利用常系数微分方程的通解，求得改造区基质流动模型的压力解；S6：结合所述改造区基质流动模型的压力解，借助变量代换和链式求导法则，简化水力裂缝区渗流模型，并结合边界条件，利用Lommel方程的通解，求得水力裂缝区压力解；S7：根据达西定律、Bessel函数的递推性质和多裂缝产量叠加原理，求得Laplace空间下页岩油藏水平井分段压裂水平井产量计算公式，利用Stehfest数值反演技术得到实空间页岩油藏水平井分段压裂水平井无因次产量，根据无量纲定义的转换，进而得到页岩油藏水平井分段压裂水平井产量。作为优选，所述页岩储层分段压裂水平井两区线性流动物理模型的基本参数包括：储层厚度、储层原始地层压力、井底流压、改造区基质渗透率、基质孔隙度、基质综合压缩系数、裂缝端部渗透率、裂缝趾部渗透率、裂缝孔隙度、裂缝综合压缩系数、裂缝宽度、裂缝半长、水平井长度、裂缝簇间距、原油体积系数、原油粘度。作为优选，步骤S2中，所述水力裂缝区变渗透率场的方程具体为：式中：kF(y)、分别为距离井筒ym处、裂缝端部(y＝0)、裂缝趾部(y＝xF)的渗透率，m2；y为距井筒的纵向距离，m；xF为裂缝半长，m。作为优选，步骤S3中，所述页岩油分段压裂水平井两区线性渗流模型中的改造区基质流体线性渗流模型为：改造区基质原油的运动方程为：式中：vm为基质中原油渗流速度，m/s；km为改造区基质渗透率，m2；μ为原油黏度，Pa·s；pm为改造区基质地层压力，Pa；x为改造区基质某点离裂缝轴线的水平距离，m；原油的状态方程为：式中：ρ0、ρ分别为原始时刻和任意时刻原油密度，kg/m3；e为自然底数；co为原油压缩系数，Pa-1；pi、p分别为原始地层压力和任意时刻压力，Pa；岩石的状态方程为：式中：φm、φ分别为原始时刻和任意时刻改造区基质孔隙度，％；cs为岩石压缩系数，Pa-1；流体满足质量守恒定律，则改造区连续性方程为：式中：t为流体流动时间，s；将式(2)至式(4)代入式(5)，得到改造区基质流动控制方程：其中：式中：ηm为基质导压系数，m2/s；cmt为基质综合压缩系数且cmt＝co+cs，Pa-1；所述改造区基质流动控制方程的边界条件为：式中：xe为裂缝簇间距的1/2，m；wF为裂缝宽度，m；pF为裂缝内流体压力，Pa。作为优选，步骤S3中，所述页岩油分段压裂水平井两区线性渗流模型中的水力裂缝区流体线性渗流模型为：水力裂缝区原油的运动方程为：式中：vF为裂缝中原油渗流速度，m/s；裂缝的状态方程为：式中：φF、φ*分别为原始时刻和任意时刻裂缝孔隙度，％；cF为裂缝压缩系数，Pa-1；改造区基质流体当做源汇项，则水力裂缝区连续性方程为：其中：式中：qm为单位时间基质流向裂缝质量流，kg/(m3·s)；将式(1)、式(3)、式(10)、式(11)代入式(12)，得到水力裂缝区流动控制方程：其中：式中：ηF为裂缝导压系数，m2/s；cFt为裂缝综合压缩系数且cFt＝co+cF，Pa-1；所述水力裂缝区流动控制方程的边界条件为：pF|y＝0＝pwf(17)式中：pwf为井底流压，Pa。作为优选，步骤S4具体为：无因次压力pD为：无因次产量qD为：式中：qF为单条裂缝流量，m3/s；B为原油体积系数，无量纲；h为储层厚度，m；无因次时间tD为：无因次水平距离xD、无因次垂直距离yD、无因次裂缝宽度wD为：最大无因次导流能力FCD为：无因次导压系数ηFD为：无因次裂缝渗透率kFD为：无量纲改造区基质流体渗流模型对时间项经Laplace变换后得到：式中：为Laplace空间的无因次改造区压力；s为Laplace空间与tD对应的变量；xeD为无因次半裂缝簇间距；为Laplace空间的无因次水力裂缝区压力；无量纲水力裂缝区流体渗流模型对时间项经L本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种页岩油藏变裂缝渗透率分段压裂水平井产能计算方法，其特征在于，包括以下步骤：/nS1：将页岩储层分为改造区和水力裂缝区，建立页岩储层分段压裂水平井两区线性流动物理模型；/nS2：建立基于位置变化的水力裂缝区变裂缝渗透率场；/nS3：结合各区流体的运动方程、岩石状态方程以及质量守恒定律，建立页岩油分段压裂水平井两区线性渗流模型；/nS4：引入无因次量，对所述页岩油分段压裂水平井两区线性渗流模型进行无量纲化处理；并对所述页岩油分段压裂水平井两区线性渗流模型中的时间项实施Laplace变换；/nS5：结合边界条件，利用常系数微分方程的通解，求得改造区基质流动模型的压力解；/nS6：结合所述改造区基质流动模型的压力解，借助变量代换和链式求导法则，简化水力裂缝区渗流模型，并结合边界条件，利用Lommel方程的通解，求得水力裂缝区压力解；/nS7：根据达西定律、Bessel函数的递推性质和多裂缝产量叠加原理，求得Laplace空间下页岩油藏水平井分段压裂水平井产量计算公式，利用Stehfest数值反演技术得到实空间页岩油藏水平井分段压裂水平井无因次产量，根据无量纲定义的转换，进而得到页岩油藏水平井分段压裂水平井产量。/n...

【技术特征摘要】
1.一种页岩油藏变裂缝渗透率分段压裂水平井产能计算方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：将页岩储层分为改造区和水力裂缝区，建立页岩储层分段压裂水平井两区线性流动物理模型；
S2：建立基于位置变化的水力裂缝区变裂缝渗透率场；
S3：结合各区流体的运动方程、岩石状态方程以及质量守恒定律，建立页岩油分段压裂水平井两区线性渗流模型；
S4：引入无因次量，对所述页岩油分段压裂水平井两区线性渗流模型进行无量纲化处理；并对所述页岩油分段压裂水平井两区线性渗流模型中的时间项实施Laplace变换；
S5：结合边界条件，利用常系数微分方程的通解，求得改造区基质流动模型的压力解；
S6：结合所述改造区基质流动模型的压力解，借助变量代换和链式求导法则，简化水力裂缝区渗流模型，并结合边界条件，利用Lommel方程的通解，求得水力裂缝区压力解；
S7：根据达西定律、Bessel函数的递推性质和多裂缝产量叠加原理，求得Laplace空间下页岩油藏水平井分段压裂水平井产量计算公式，利用Stehfest数值反演技术得到实空间页岩油藏水平井分段压裂水平井无因次产量，根据无量纲定义的转换，进而得到页岩油藏水平井分段压裂水平井产量。


2.根据权利要求1所述的页岩油藏变裂缝渗透率分段压裂水平井产能计算方法，其特征在于，所述页岩储层分段压裂水平井两区线性流动物理模型的基本参数包括：储层厚度、储层原始地层压力、井底流压、改造区基质渗透率、基质孔隙度、基质综合压缩系数、裂缝端部渗透率、裂缝趾部渗透率、裂缝孔隙度、裂缝综合压缩系数、裂缝宽度、裂缝半长、水平井长度、裂缝簇间距、原油体积系数、原油粘度。


3.根据权利要求1所述的页岩油藏变裂缝渗透率分段压裂水平井产能计算方法，其特征在于，步骤S2中，所述水力裂缝区变渗透率场的方程具体为：



式中：kF(y)、分别为距离井筒ym处、裂缝端部(y＝0)、裂缝趾部(y＝xF)的渗透率，m2；y为距井筒的纵向距离，m；xF为裂缝半长，m。


4.根据权利要求3所述的页岩油藏变裂缝渗透率分段压裂水平井产能计算方法，其特征在于，步骤S3中，所述页岩油分段压裂水平井两区线性渗流模型中的改造区基质流体线性渗流模型为：
改造区基质原油的运动方程为：



式中：vm为基质中原油渗流速度，m/s；km为改造区基质渗透率，m2；μ为原油黏度，Pa·s；pm为改造区基质地层压力，Pa；x为改造区基质某点离裂缝轴线的水平距离，m；
原油的状态方程为：



式中：ρ0、ρ分别为原始时刻和任意时刻原油密度，kg/m3；e为自然底数；co为原油压缩系数，Pa-1；pi、p分别为原始地层压力和任意时刻压力，Pa；
岩石的状态方程为：



式中：φm、φ分别为原始时刻和任意时刻改造区基质孔隙度，％；cs为岩石压缩系数，Pa-1；
流体满足质量守恒定律，则改造区连续性方程为：



式中：t为流体流动时间，s；
将式(2)至式(4)代入式(5)，得到改造区基质流动控制方程：



其中：



式中：ηm为基质导压系数，m2/s；cmt为基质综合压缩系数且cmt＝co+cs，Pa-1；
所述改造区基质流动控制方程的边界条件为：






式中：xe为裂缝簇间距的1/2，m；wF为裂缝宽度，m；pF为裂缝内流体压力，Pa。


5.根据权利要求4所述的页岩油藏变裂缝渗透率分段压裂水平井产能计算方法，其特征在于，步骤S3中，所述页岩油分段压裂水平井两区线性渗流模型中的水力裂缝区流体线性渗流模型为：
水力裂缝区原油的运动方程为：



式中：vF为裂缝中原油渗流速度，m/s；
裂缝的状态方程为：



式中：φF、φ*分别为原始时刻和任意时刻裂缝孔隙度，％；cF为裂缝压缩系数，Pa-1；
改造区基质流体当做源汇项，则水力裂缝区连续性方程为：



其中：



式中：qm为单位时间基质流向裂缝质量流，kg/(m3·s)；
将式(...

【专利技术属性】
技术研发人员：任岚，蒋豪，赵金洲，林然，
申请(专利权)人：西南石油大学，
类型：发明
国别省市：四川;51