基于中后期产量数据的煤层气藏临界解吸压力确定方法技术

本发明专利技术公开了一种基于中后期产量数据的煤层气藏临界解吸压力确定方法，包括：假设煤层气开发中后期储层含水饱和度稳定、解吸区呈匀速扩展，对中后期产气方程进行线性化处理，通过图版法分析与生产天数t的线性关系，得到产气数据分析方程式；对中后期产水方程进行线性化处理，通过图版法分析与生产天数t的线性关系，得到产水数据分析方程式；联立产气与产水数据分析方程式，通过二分法迭代求解煤层气藏临界解吸压力。本发明专利技术根据煤层气中后期产量数据反演临界解吸压力，提供了一种简便、强适应性的生产数据分析方法，助力煤层气开发方案制定与产能预测。层气开发方案制定与产能预测。层气开发方案制定与产能预测。

【技术实现步骤摘要】
基于中后期产量数据的煤层气藏临界解吸压力确定方法


[0001]本专利技术属于石油工程领域
‑
油气田开发工程
‑
非常规油气藏开发
，具体涉及一种基于中后期产量数据的煤层气藏临界解吸压力确定方法。

技术介绍

[0002]煤储层属于典型的双重孔隙介质，包括微米级微裂隙(割理)系统与纳米级基质系统，二者孔隙尺度差异影响流体赋存特征。对于煤层气藏初始状态下流体赋存特征，目前已形成共识，认为微裂隙系统饱含水、或含少量自由气，气相主要由吸附态赋存于基质系统，一般超过80％。富含纳米孔隙的基质系统比表面积较大，常压下比常规砂岩气藏储存更多气体。在煤层气开发过程中，首先地面抽采微裂隙水相，水相压力逐渐下降，当水相压力降至某一特定值时，煤岩基质系统气相发生解吸，并扩散进入微裂隙系统。值得注意的是，此处提到的特定值即煤层气藏临界解吸压力。由于气相进入微裂隙系统会将煤层内流态由“单相水流”改变为“气水两相流”，因此临界解吸压力一定程度上决定了这种流态变化发生的时机，进而影响煤层气采出规律。例如，对于临界解吸压力较大的煤储层，在生产初期煤层内流态就会转变为气水两相流，其产出规律主要受气水两相流控制；而对于临界解吸压力较小的煤储层，生产初期产出规律主要受单相水流控制，中后期逐步受气水两相流主导。鉴于此，临界解吸压力的确定对于保障煤层气高效开发具有重要意义。
[0003]尽管煤层气开发已有几十年研究，但临界解吸压力的确定方法仍不成熟。对于煤层气的现场工程师而言，认为临界解吸压力等于气井开始出现套压时刻的井底压力，因此现场统计临界解吸压力数据来源于气井每日生产报表。然而，套压出现时刻表明已有大量自由气进入井底，近井区域煤层气体解吸应发生在套压出现时刻之前，表明上述确定方法会导致较大的误差。目前大量理论研究聚焦临界解吸压力对煤层气井产能影响规律，但这些理论一般是将临界解吸压力作为敏感性因素，较少关注临界解吸压力确定方法。此外，通过室内实验研究煤层气，然而室内实验受限于岩样尺寸，往往聚焦煤岩吸附
‑
解吸能力、扩散动态与流体渗流能力，对于临界解吸压力缺乏关注。
[0004]综上所述，临界解吸压力是影响煤层气井产气特征的关键参数，然而关于临界解吸压力的确定方法研究仍然薄弱，亟需深入研究。

技术实现思路

[0005]解决的技术问题：本专利技术基于多孔介质渗流力学与人造裂缝储层改造原理，结合煤层气中后期解吸区扩展规律与含水饱和度场变化特征，建立适合于(未)压裂煤储层临界解吸压力确定方法，临界解吸压力是煤储层局部区域吸附气解吸与否的判断依据，直接影响煤储层内部流体流动状态(单相水流、气水两相流)，其准确标定对保障煤层气高效开发具有重要意义。
[0006]技术方案：。
[0007]一种基于中后期产量数据的煤层气藏临界解吸压力确定方法，所述确定方法包括
以下步骤：
[0008]S1，假设煤层气开发中后期储层含水饱和度稳定、解吸区呈匀速扩展，对中后期产气方程进行线性化处理，通过图版法分析与生产天数t的线性关系，得到产气数据分析方程式；解吸区即储层压力低于临界解吸压力的煤层，对于解吸区内部储层，流体以气水两相流或单相气为主，压降分布从井底压力P
w
到解吸区边缘的临界解吸压力P
d
；q
g
包括未压裂煤层气井日产气量q
g
‑1和压裂煤层气井产气量q
g
‑2；
[0009]S2，对中后期产水方程进行线性化处理，通过图版法分析气井产水数据，分析与生产天数t的线性关系，得到产水数据分析方程式；q
w
包括未压裂煤层气井日产水量q
w
‑1和压裂煤层气井产水量q
w
‑2；
[0010]S3，联立产气与产水数据分析方程式，通过二分法迭代求解煤层气藏临界解吸压力。
[0011]进一步地，步骤S1中，对于未压裂煤层气井，得到产气数据分析方程式的过程包括以下步骤：
[0012]S101，对于未压裂煤层气井，中后期产气方程为：
[0013][0014]其中，q
g
‑1代表未压裂煤层气井日产气量，单位为m3/d；K
g
代表气相渗透率，单位为mD；h代表煤层厚度，单位为m；P
e
代表煤层初始压力，单位为MPa；P
w
代表井底压力，单位为MPa；T代表煤储层温度，单位为K；代表压力(P
e
+P
w
)/2下气体粘度，单位为cp；代表压力(P
e
+P
w
)/2下气体压缩因子，无因次；r
e
代表煤层气藏边界与井底的距离，单位为m；r
w
代表井筒半径，单位为m；S代表气井表皮因子，无因次；
[0015]S102，将公式(1)的r
e
项替换为解吸区边缘与井底的距离r
d
，得到公式(2)：
[0016][0017]不考虑气井射孔工艺不完善、井周储层污染的问题，即认为表皮因子为零，得到：
[0018][0019]生产中后期煤割理的含水饱和度保持稳定，意味着此阶段气相渗透率不发生变化，将(3)式变形得到：
[0020][0021]对于式(4)右侧，气相渗透率K
g
、储层厚度h、储层温度T均为常数；
[0022]将式(4)进一步化简为：
[0023][0024]其中，C1代表常数；
[0025]S103，对于式(5)左侧，井筒半径为常数；解吸区随着时间逐渐向外扩展，呈现线性关系，有：
[0026][0027]其中，C2、C3代表常数，t代表生产时间，单位为天；
[0028]S104，由式(5)得到：
[0029][0030]令：
[0031][0032]将式(7)化简为：
[0033][0034]S105，联立式(6)与式(9)，得到：
[0035][0036]根据式(10)分析得到，与t存在线性关系；对于未压裂煤层气井生产中后期任意时间，记录生产时间t、日产气量q
g
‑1与井底压力P
w
，通过假设煤层气藏临界解吸压力P
d
在直角坐标系得到与t的关系曲线；若该曲线满足线性关系，则假设值为临界解吸压力，若不满足线性关系，则继续假设。
[0037]进一步地，步骤S2中，对于未压裂煤层气井，得到产水数据分析方程式的过程包括以下步骤：
[0038]S201，不考虑煤岩割理气水两相毛管力影响，中后期未压裂煤层气井产水方程为：
[0039][0040]其中，q
w
‑1代表日产水量，单位为m3/d；K
w
代表水相渗透率，单位为mD；μ
w
代表水相粘度，单位为cp；
[0041]S202，对式(11)变本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于中后期产量数据的煤层气藏临界解吸压力确定方法，其特征在于，所述确定方法包括以下步骤：S1，假设煤层气开发中后期储层含水饱和度稳定、解吸区呈匀速扩展，对中后期产气方程进行线性化处理，通过图版法分析与生产天数t的线性关系，得到产气数据分析方程式；解吸区即储层压力低于临界解吸压力的煤层，对于解吸区内部储层，流体以气水两相流或单相气为主，压降分布从井底压力P
w
到解吸区边缘的临界解吸压力P
d
；q
g
包括未压裂煤层气井日产气量q
g
‑1和压裂煤层气井产气量q
g
‑2；S2，对中后期产水方程进行线性化处理，通过图版法分析气井产水数据，分析与生产天数t的线性关系，得到产水数据分析方程式；q
w
包括未压裂煤层气井日产水量q
w
‑1和压裂煤层气井产水量q
w
‑2；S3，联立产气与产水数据分析方程式，通过二分法迭代求解煤层气藏临界解吸压力。2.根据权利要求1所述的基于中后期产量数据的煤层气藏临界解吸压力确定方法，其特征在于，步骤S1中，对于未压裂煤层气井，得到产气数据分析方程式的过程包括以下步骤：S101，对于未压裂煤层气井，中后期产气方程为：其中，q
g
‑1代表未压裂煤层气井日产气量，单位为m3/d；K
g
代表气相渗透率，单位为mD；h代表煤层厚度，单位为m；P
e
代表煤层初始压力，单位为MPa；P
w
代表井底压力，单位为MPa；T代表煤储层温度，单位为K；代表压力(P
e
+P
w
)/2下气体粘度，单位为cp；代表压力(P
e
+P
w
)/2下气体压缩因子，无因次；r
e
代表煤层气藏边界与井底的距离，单位为m；r
w
代表井筒半径，单位为m；S代表气井表皮因子，无因次；S102，将公式(1)的r
e
项替换为解吸区边缘与井底的距离r
d
，得到公式(2)：不考虑气井射孔工艺不完善、井周储层污染的问题，即认为表皮因子为零，得到：生产中后期煤割理的含水饱和度保持稳定，意味着此阶段气相渗透率不发生变化，将(3)式变形得到：对于式(4)右侧，气相渗透率K
g
、储层厚度h、储层温度T均为常数；将式(4)进一步化简为：
其中，C1代表常数；S103，对于式(5)左侧，井筒半径为常数；解吸区随着时间逐渐向外扩展，呈现线性关系，有：其中，C2、C3代表常数，t代表生产时间，单位为天；S104，由式(5)得到：令：将式(7)化简为：S105，联立式(6)与式(9)，得到：根据式(10)分析得到，与t存在线性关系；对于未压裂煤层气井生产中后期任意时间，记录生产时间t、日产气量q
g
‑1与井底压力P
w
，通过假设煤层气藏临界解吸压力P
d
在直角坐标系得到与t的关系曲线；若该曲线满足线性关系，则假设值为临界解吸压力，若不满足线性关系，则继续假设。3.根据权利要求2所述的基于中后期产量数据的煤层气藏临界解吸压力确定方法，其特征在于，步骤S2中，对于未压裂煤层气井，得到产水数据分析方程式的过程包括以下步骤：S201，不考虑煤岩割理气水两相毛管力影响，中后期未压裂煤层气井产水方程为：其中，q
w
‑1代表日产水量，单位为m3/d；K
w
代表水相渗透率，单位为mD；μ
w
代表水相粘度，单位为cp；S202，对式(11)变形，得到：联立式(12)与式(6)，得到：
S203，在煤层气生产中后期，水相渗透率K
w
、储层厚度h与水相粘度μ
w
为常数，将式(13)进一步变形：进一步变形：其中，C5为常数；S204，由式(15)得到与生产时间之间的线性关系式：S205，用线性关系式(10)加上线性关系式(16)，得到：令：令：其中，C6、C7均为常数。得到：在生产中后期，记录生产时间、产气量、产水量与井底压力，假设临界解吸压力，计算各个生产时间对应的与计算对应的式(20)左侧值，并在直角坐标系中画出与生产时间t的曲线，若曲线呈现线性关系，则煤层气藏临界解吸压力为假设值，若不呈现线性关系，则继续循环计算流程。4.根据权利要求1所述的基于中后期产...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙政，厉耀辉，闫书辉，
申请(专利权)人：中国矿业大学，
类型：发明
国别省市：