一种页岩气藏复杂人工压裂缝网水平井产能预测方法技术

本发明专利技术公开了一种页岩气藏复杂人工压裂缝网水平井产能预测方法，包括以下步骤：运用测井、地震、室内实验手段获取产能计算参数；计算耦合了两类孔隙表观渗透率的页岩气藏表观渗透率；根据压裂裂缝的实际发育形态，对每一条裂缝进行离散化处理；利用点汇函数和压降叠加原理得到裂缝对气藏的总压降，根据达西定律，计算出裂缝微元到水平井筒的压降，然后组装得到耦合流动方程组；运用数值迭代法求解耦合流动方程组得到水平井的产量。本发明专利技术综合考虑了页岩气在气藏中的渗流特征和压裂裂缝的实际情况，使得产能预测结果更为准确，为页岩气藏压裂水平井的产能研究提供了指导。气藏压裂水平井的产能研究提供了指导。气藏压裂水平井的产能研究提供了指导。

【技术实现步骤摘要】
一种页岩气藏复杂人工压裂缝网水平井产能预测方法


[0001]本专利技术涉及非常规天然气勘探开发
，尤其涉及一种页岩气藏复杂人工压裂缝网水平井产能预测方法。

技术介绍

[0002]页岩气已经成为世界非常规天然气资源勘探开发的重点。不同于常规砂岩气藏，页岩气藏具有显著的超低孔、超低渗特征，常规气藏开发手段无法实现气藏经济高效动用。实践表明，通过长水平井段加水力压裂技术在储层中形成人工缝网，增加气体的渗流通道，是实现页岩气藏有效开采的关键技术。
[0003]页岩气赋存在微纳米孔隙中，具有多重渗流机理，因此需要建立考虑气体多重运移机制的页岩表观渗透率模型来描述页岩气的渗流特征。由于地应力和储层非均质性的存在，压裂裂缝会呈现复杂形态。以往的计算产能方法中，线性流模型不能描述压裂裂缝的复杂形态，与实际情况不符；离散裂缝模型虽可以通过局部网格加密刻画压裂裂缝的形态，但是无法考虑页岩气在微纳米孔隙中的渗流特征，造成计算结果不准确，且模型求解耗时耗力。因此，有必要找到一种页岩气藏复杂人工压裂缝网水平井产能预测方法，为页岩储层的有效开发提供理论与技术支撑。

技术实现思路

[0004]本专利技术主要是克服现有技术中的不足之处，本专利技术的目的在于根据压裂裂缝的实际发育形态，提出一种页岩气藏复杂人工压裂缝网水平井产能预测方法。
[0005]为达到以上技术目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0006]一种页岩气藏复杂人工压裂缝网水平井产能预测方法，其特征在于，所述计算方法包括以下步骤：
[0007]S1：运用测井、地震、室内实验手段获取产能预测计算参数；
[0008]S2：根据步骤S1中获得的实验数据，运用迂曲毛管束分形理论，考虑气体多重运移机制，分别计算出无机质孔隙渗透率和有机质孔隙渗透率，然后计算出页岩气藏表观渗透率；
[0009]S3：将步骤S2得到的表观渗透率代入点汇压力解函数，针对压裂形成的复杂人工裂缝呈现出不同的发育形态，对每一条裂缝进行离散化处理；
[0010]S4：利用步骤S3的点汇函数计算出裂缝微元对气藏的压降，再运用压降叠加原理得到裂缝对气藏的总压降；根据达西定律，计算出裂缝微元到水平井筒的压降，然后组装得到耦合流动方程组；
[0011]S5：运用数值迭代法求解步骤S4中的耦合流动方程组得到水平井的产量。
[0012]进一步的，所述步骤S1～S5存在以下假设：
[0013]1)水平井筒位于气藏几何中心；
[0014]2)裂缝垂直于水平井筒，缝宽和缝高沿裂缝长度方向减小；
[0015]3)气藏初始压力均匀分布；
[0016]4)气藏内流动为单相气体流动且忽略重力的影响；
[0017]5)气体仅通过裂缝流入井筒且不考虑井筒压降。
[0018]进一步的，所述步骤S1中所述产能预测计算参数包括：
[0019]1)气藏参数
[0020]气藏长度、气藏宽度、气藏厚度、基质孔隙度、气藏温度、气藏初始压力、综合压缩系数、有机质占比、有机质最大孔径、无机质最大孔径、有机质最小孔径、无机质最小孔径；
[0021]2)裂缝参数
[0022]裂缝长度、裂缝宽度、裂缝间距、裂缝渗透率、裂缝发育函数；
[0023]3)流体参数
[0024]气体分子直径、气体黏度、气体压缩系数、气体分子摩尔质量、偏差因子、朗格缪尔压力、井底流压、标准温度、标准压力。
[0025]进一步的，所述步骤S2中迂曲毛管束分形理论的参数计算公式如下：
[0026][0027][0028]式中，D
p
为无机质孔隙面积分形维数；D
t
为无机质迂曲度分形维数；φ为基质孔隙度；D
max
为无机质最大孔径，m；D
min
为最小孔径，m；τ
av
为无机质平均迂曲度；L为无机质迂曲毛细管长度，m；D
av
为无机质平均孔径，m。
[0029]其中，无机质平均迂曲度、无机质迂曲毛细管长度、无机质平均孔径的计算公式分别为：
[0030]τ
av
＝1+0.8(1
‑
φ)
[0031][0032][0033]进一步的，所述步骤S2中无机质孔隙渗透率计算公式为：
[0034][0035]式中，ε
V
为黏性流贡献率；ε
N
为克努森扩散贡献率；α为稀薄气体效应系数；K
n
为克努森数；D为孔隙直径，m；μ
g
为气体黏度，mPa
·
s；C
g
为气体压缩系数，1/MPa；Z为偏差因子；R为气体常数，取8.314J/(mol
·
K)；T为地层温度，K；M
g
为气体分子摩尔质量，kg/mol。
[0036]其中，克努森数、黏性流贡献率、克努森扩散贡献率、稀薄气体效应系数的计算公式分别为：
[0037][0038][0039][0040][0041]式中，p为气藏压力，MPa；α0为克努森数为无穷时的稀薄气体效应系数，取1.19；α1为常数，取4；β为常数，取0.4。
[0042]进一步的，所述步骤S2中有机质孔隙渗透率计算公式为：
[0043][0044]式中，D
B
为考虑气体分子覆盖率的表面扩散系数，取1.57
×
10
‑7；θ为气体分子覆盖率；d
m
为气体分子直径，m；N
A
为阿伏伽德罗常数，取6.02
×
10
23
(1/mol)；下标带e代表有机质相应参数。
[0045]其中，气体分子覆盖率、有机质孔径、有机质孔隙度的计算公式分别如下：
[0046][0047]D
e
＝D
‑
2d
m
θ
[0048][0049]式中，p
L
为朗格缪尔压力，MPa；D
ave
为有机质平均孔径，m。其余有机质相应参数计算方法和无机质参数计算方法类似，这里不再赘述。
[0050]进一步的，所述步骤S2中页岩气藏表观渗透率计算公式为：
[0051]K
app
＝(1
‑
ε)K
in
+εK
or
[0052]式中，ε为有机质占比。
[0053]进一步的，所述步骤S3中点汇压力解函数为：
[0054][0055]式中，p
i
为气藏初始压力，MPa；q(t)为点汇流量，m3/s；C
t
为综合压缩系数，1/MPa；t为时间，s。
[0056]其中，三个方向的基本汇函数为：
[0057][0058][0059][0060]式中，x
e
、y
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种页岩气藏复杂人工压裂缝网水平井产能预测方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：运用测井、地震、室内实验手段获取产能预测计算参数；S2：根据步骤S1中获得的实验数据，运用迂曲毛管束分形理论，考虑气体多重运移机制，分别计算出无机质孔隙渗透率和有机质孔隙渗透率，然后计算出页岩气藏表观渗透率；S3：将步骤S2得到的表观渗透率代入点汇压力解函数，针对压裂形成的复杂人工裂缝呈现出不同的发育形态，对每一条裂缝进行离散化处理；S4：利用步骤S3的点汇函数计算出裂缝微元对气藏的压降，再运用压降叠加原理得到裂缝对气藏的总压降；根据达西定律，计算出裂缝微元到水平井筒的压降，然后组装得到耦合流动方程组；S5：运用数值迭代法求解步骤S4中的耦合流动方程组得到水平井的产量。2.如权利要求1中所述的一种页岩气藏复杂人工压裂缝网水平井产能预测方法，其特征在于，所述步骤S1～S5存在以下假设：1)水平井筒位于气藏几何中心；2)裂缝垂直于水平井筒，缝宽和缝高沿裂缝长度方向减小；3)气藏初始压力均匀分布；4)气藏内流动为单相气体流动且忽略重力的影响；5)气体仅通过裂缝流入井筒且不考虑井筒压降。3.如权利要求1中所述的一种页岩气藏复杂人工压裂缝网水平井产能预测方法，其特征在于，所述步骤S1中所述计算参数包括：1)气藏参数气藏长度、气藏宽度、气藏厚度、基质孔隙度、气藏温度、气藏初始压力、综合压缩系数、有机质占比、有机质最大孔径、无机质最大孔径、最小孔径；2)裂缝参数裂缝长度、裂缝宽度、裂缝间距、裂缝渗透率、裂缝发育函数；3)流体参数气体分子直径、气体黏度、气体压缩系数、气体分子摩尔质量、偏差因子、朗格缪尔压力、井底流压、标准温度、标准压力。4.如权利要求1中所述的一种页岩气藏复杂人工压裂缝网水平井产能预测方法，其特征在于，所述步骤S2中迂曲毛管束分形理论的参数计算公式如下：征在于，所述步骤S2中迂曲毛管束分形理论的参数计算公式如下：式中，D
p
为无机质孔隙面积分形维数；D
t
为无机质迂曲度分形维数；φ为基质孔隙度；D
max
为无机质最大孔径，m；D
min
为最小孔径，m；τ
av
为无机质平均迂曲度；L为无机质迂曲毛细管长度，m；D
av
为无机质平均孔径，m；其中，无机质平均迂曲度、无机质迂曲毛细管长度、无机质平均孔径的计算公式分别为：
τ
av
＝1+0.8(1
‑
φ)φ)无机质孔隙渗透率计算公式为：式中，ε
V
为黏性流贡献率；ε
N
为克努森扩散贡献率；α为稀薄气体效应系数；K
n
为克努森数；D为孔隙直径，m；μ
g
为气体黏度，mPa
·
s；C
g
为气体压缩系数，1/MPa；Z为偏差因子；R为气体常数，取8.314J/(mol
·
K)；T为地层温度，K；M
g
为气体分子摩尔质量，kg/mol；其中，克努森数、黏性流贡献率、克努森扩散贡献率、稀薄气体效应系数的计算公式分别为：别为：别为：别为：式中，p为气藏压力，MPa；α0为克努森数为无穷时的稀薄气体效应系数，取1.19；α1为常数，取4；β为常数，取0.4；有机质孔隙渗透率计算公式为：式中，D
B
为考虑气体分子覆盖率的表面扩散系数，取1.57
×
10
‑7；θ为气体分子覆盖率；d
m
为气体分子直径，m；N
A
...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵玉龙，胡之牮，张烈辉，刘香禺，李星涛，李树新，常程，胡浩然，
申请(专利权)人：西南石油大学，
类型：发明
国别省市：