一种自喷页岩气试气工作制度的优化方法及系统技术方案

本发明专利技术提供了一种自喷页岩气试气工作制度的优化方法及系统。该方法包括：构建适用于目标井的地层压力确定模型，所述地层压力确定模型为地层压力关于产气量、原始地层压力、井底流压的计算模型；在压裂返排试气初期，获取不同试气油嘴尺寸工作制度下不同生产时间的产量数据以及井底流压数据；获取目标井的原始地层压力；基于获取的不同试气油嘴尺寸工作制度下不同生产时间的产量数据以及井底流压数据、目标井的原始地层压力，利用井底流压的计算模型，确定各试气油嘴尺寸工作制度下的地层压力变化；基于各试气油嘴尺寸工作制度下的地层压力变化，确定最优试气油嘴尺寸工作制度。确定最优试气油嘴尺寸工作制度。确定最优试气油嘴尺寸工作制度。

【技术实现步骤摘要】
一种自喷页岩气试气工作制度的优化方法及系统


[0001]本专利技术涉及页岩气开发
，特别涉及一种近自喷页岩气试气工作制度的优化方法及系统。

技术介绍

[0002]页岩气井试气工作制度种类很多，通常根据试气目的、生产阶段、生产方式的不同，试气工作制度差异较大。通常试气工作的主要目的分为两类：气藏产能评价和地层属性评价，而页岩气井产能阶段通常分为初期产能阶段、稳产阶段和产能递减阶段，而生产方式又可分为自喷、气举、抽汲等多种类型。
[0003]自喷页岩气井的压裂返排初期返排流体流动的最大特点可总结为如下三点：第一是人工裂缝会经历从裂缝不稳定扩张到稳定闭合的阶段；第二是人工裂缝网络内流体流动状态处于不稳定状态，即裂缝导流的边界条件、有效裂缝半长和注压裂液后的地层压力是随时间而非规律性变化的；第三，裂缝内流体相态是天然气、压裂液和地层水的气液两相共存，随着压裂返排，返排液中地层水占比不断增大。
[0004]因此，在自喷页岩气井压裂返排初期，对于以产能评价为试气目的试气工作制度，存在一个关键问题直接制约着试气工作制度的决策：在自喷式生产的前提下，如何利用
‑
地层压力
‑
生产压差和油嘴尺寸的匹配关系来确定压裂返排初期合理优化页岩气的稳产高产工作制度。
[0005]而解决这个问题的核心，就是在更换不同油嘴尺寸的试气工作前提下，提出一种合理有效的地层压力和生产压差现场实时计算方法。对于自喷页岩气井，生产压差和井底流压匹配不同尺寸的油嘴共同决定了页岩气产能的高低和持续性。所谓的自喷页岩气井返排初期产能评价工作制度现场优化方法，实质就是一种现场的、实时的、动态的地层压力和生产压差计算方法，能够有效计算不同油嘴尺寸下页岩气产能的稳定性，最终合理优化出一套针对测试井的稳产高产的试气工作制度。
[0006]目前，常见的页岩气试气工作制度的优化技术分为三大类：
[0007]1、以稳定渗流分析为主的方法；
[0008]1935年Rawlins等提出评价气井产能的稳定试井方法，1959年Katz等奠定修正等时试井分析的基础，这些方法一直沿用至今。针对矿场简化分析的需求，以及特殊类型气藏的复杂地质情况，后续研究又形成了一些补充方法。该类方法在应用时至少需要一个稳定生产制度的压力、产量数据，评价结果代表气井当时的“稳定”产能。
[0009]若储层低渗、强非均质性导致气井产能递减显著，方法适用性将变差。尽管可采用不同时间点稳定渗流分析结果来表征气井产能的变化，但需要较多时间点的测试资料，在早期预测气井产能不稳定特征的能力相对较弱。
[0010]2、产量递减分析方法；
[0011]在理论核心层面，生产数据递减分析方法与气井无阻流量递减分析方法有一定相似性，针对前者已有较多研究成果。1945年Arps提出指数递减、双曲递减及调和递减分析模
型，1980年Fetkovich在前人研究定压生产试井模型成果的基础上形成了适用范围更广的产量递减分析图版，1991年Blasingame等考虑产量、压力同时递减的普遍现象重新制作了分析图版，1998年Agarwal等针对有限导流和无限导流垂直裂缝井绘制了递减分析图版。
[0012]该类方法主要用于评价生产井有效控制范围和动用储量，虽然在一定程度上也能预测气井产能的变化，但需要较长时间的生产数据，不太适合早期预测。
[0013]3、压力不稳定试井方法；
[0014]不稳定试井分析理论的核心是求解不稳定渗流模型，虽然在此基础上建立的现代产量递减分析方法不适用于气井产能的早期预测，但仍有可供借鉴的研究成果。基于简单试井模型寻求简化计算公式的研究起源较早，1951年Horner提出的分析方法属于这类成果趋于成熟的典型代表。在解决复杂试井模型研究的关键问题方面，1949年Van Everdingen等采用拉普拉斯变换方法求解不稳定渗流模型，1973年Gringarten等应用格林函数法改进上述模型解的计算，之后Rosa等将Stehfest研究形成的拉普拉斯数值反演算法引入到试井分析。在此基础上，经过数十年发展，形成了现代试井分析的技术框架，以及众多具有不同针对性的分析方法，其中，考虑在定产条件下压力变化的分析方法占主导地位。在气井不稳定产能评价方面，考虑定压生产的试井模型具有独特的优点。
[0015]虽然过去已开展了大量研究，形成了较多成果，但在面向应用的早期预判、简化计算和可靠性保障方面，仍存在疑难问题，最主要的问题就是该类分析方法，通常将地层压力作为常量考虑，而现场试气油气藏工程师往往更加关心的就是，压裂液反排地层压力的变化，进而决定如何更换油嘴以求得稳产高产。换言之，目前的不稳定试井法需要将地层压力作为变量，来刻画地层压力
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井底流压
‑
不同油嘴尺寸对应产能的关系。

技术实现思路

[0016]本专利技术的目的在于提供一种针对压裂返排试气初期，较好的实现该阶段自喷页岩气井产能评价试气工作制度的优化的方法。
[0017]为了实现上述目的，本专利技术提供了一种自喷页岩气试气工作制度的优化方法，其中，该方法包括：
[0018]构建适用于目标井的地层压力确定模型，所述地层压力确定模型为地层压力关于产气量、原始地层压力、井底流压的计算模型；
[0019]在压裂返排试气初期，获取不同试气油嘴尺寸工作制度下不同生产时间的产量数据以及井底流压数据；
[0020]获取目标井的原始地层压力；
[0021]基于获取的不同试气油嘴尺寸工作制度下不同生产时间的产量数据以及井底流压数据、目标井的原始地层压力，利用井底流压的计算模型，确定各试气油嘴尺寸工作制度下的地层压力变化；
[0022]基于各试气油嘴尺寸工作制度下的地层压力变化，确定最优试气油嘴尺寸工作制度。
[0023]本专利技术提供的自喷页岩气试气工作制度的优化方法，其试气目的是为了产能评价，生产阶段是压裂返排初期(即初期产能阶段)，生产方式是自喷式生产(即无需辅助工具和措施地层天然气就可自然形成产能)。
[0024]本专利技术提供的自喷页岩气试气工作制度的优化方法利用地层压力关于产气量、原始地层压力、井底流压的计算模型确定不同油嘴尺寸工作制度下的地层压力，在此基础上，为油嘴尺寸的更换提供决策依据，实现了通过计算优化自喷页岩气井返排初期的生产工作制度。在页岩气井压裂返排试气过程中，地层压力、井底流压和流体流量是三个关键变量，在见气后控制压差产能突破阶段，尤其关注生产过程中的地层能量变化趋势、地层闭合状态和不同尺寸油嘴持续放喷制度地层压力与井底流压的变化趋势，对试气过程进行实时监控。
[0025]在上述自喷页岩气试气工作制度的优化方法中，优选地，所述地层压力确定模型为
[0026][0027]式中，P
r
为地层压力，MPa；P
ir
为原始地层压力，MPa；P
wf
为井底流压，MPa；q
g
为产气量，m本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种自喷页岩气试气工作制度的优化方法，其中，该方法包括：构建适用于目标井的地层压力确定模型，所述地层压力确定模型为地层压力关于产气量、原始地层压力、井底流压的计算模型；在压裂返排试气初期，获取不同试气油嘴尺寸工作制度下不同生产时间的产量数据以及井底流压数据；获取目标井的原始地层压力；基于获取的不同试气油嘴尺寸工作制度下不同生产时间的产量数据以及井底流压数据、目标井的原始地层压力，利用井底流压的计算模型，确定各试气油嘴尺寸工作制度下的地层压力变化；基于各试气油嘴尺寸工作制度下的地层压力变化，确定最优试气油嘴尺寸工作制度。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述地层压力确定模型为：式中，P
r
为地层压力，MPa；P
ir
为原始地层压力，MPa；P
wf
为井底流压，MPa；q
g
为产气量，m3/d；β、C、n为系数。3.根据权利要求2所述的方法，其中，该方法包括：构建适用于目标井的地层压力确定模型包括：1)、获取目标井不同生产时间的产量数据以及井底流压数据；2)、对地层压力确定模型中的系数进行赋值；3)、利用系数赋值后的地层压力确定模型，基于目标井不同生产时间的产量数据以及井底流压数据，确定目标井不同生产时间的裂缝线性流拟合产能；4)、利用目标井不同生产时间的裂缝线性流拟合产能与目标不同生产时间的产量数据，判断地层压力确定模型中的系数的赋值是否合适；5)、若地层压力确定模型中的系数的赋值合适，则确定此时系数赋值后的地层压力确定模型即为适用于目标井的地层压力确定模型；若地层压力确定模型中的系数的赋值不合适，则重新对地层压力确定模型中的系数进行赋值，并重复步骤3)
‑
5)直至地层压力确定模型中的系数的赋值合适。4.根据权利要求3所述的方法，其中，裂缝线性流拟合产能基于下述公式进行确定：式中，Q
f
为裂缝线性流拟合产能，m3/d；P
r
为地层压力，MPa；P
wf
为井底流压，MPa；k为地层渗透率，mD；h为井深，m；为地层孔隙度，％；μ为流体粘度，Pa
·
s；c为总压缩系数，1/MPa；r
w
为裂缝半长，m；s为表皮系数，无量纲；t为生产时间，h；T为地层温度，℃。5.根据权利要求3所述的方法，其中，
利用目标井不同生产时间的裂缝线性流拟合产能与目标不同生产时间的产量数据，判断地层压力确定模型中的系数的赋值是否合适包括：基于目标井不同生产时间的裂缝线性流拟合产能与目标不同生产时间的产量数据，利用下述公式确定目标井不同生产时间的裂缝线性流拟合产能与产量数据的误差：式中，q
g
为产气量，m3/d；Q
f
为裂缝线性流拟合产能，m3/d；τ为误差，％；基于所述误差，利用误差收敛条件，判断地层压力确定模型中的系数的赋值是否合适；优选地，当误差＞10％时，则认为地层压力确定模型中的系数的赋值不合适；当误差≤10％时，则认为地层压力确定模型中的系数的赋值不合适。6.根据权利要求1或3所述的方法，其中，获取井底流压数据包括：获取油嘴前后压力和温度；获取流体参数包括实测气相密度和返排液密度；获取井深；基于油嘴前后压力和温度、实测气相密度和返排液密度、井深，利用下述公式...

【专利技术属性】
技术研发人员：李耀华，徐兴友，刘卫彬，陈珊，白静，
申请(专利权)人：中国地质调查局油气资源调查中心，
类型：发明
国别省市：