评估页岩气井压裂裂缝导流能力动态变化的方法及系统技术方案

本发明专利技术提供一种评估页岩气井压裂裂缝导流能力动态变化的方法及系统，本方法使用改进压力反褶积算法对生产动态数据进行归一化处理，将工程测得的变流量下的压力数据转化为定流量下的压力数据，进而与渗流数学模型的内边界条件保持一致。此外，使用压力反褶积算法对生产动态数据进行归一化处理，降低生产动态数据误差，提高双对数特征曲线拟合效果，能够使得长期生产阶段和压裂液返排阶段的裂缝导流能力解释结果更加准确。能力解释结果更加准确。能力解释结果更加准确。

【技术实现步骤摘要】
评估页岩气井压裂裂缝导流能力动态变化的方法及系统


[0001]本专利技术涉及水力压裂开发气藏压裂优化
，尤其涉及一种评估页岩气井压裂裂缝导流能力动态变化的方法及系统。

技术介绍

[0002]相比于传统化石能源，同等热值的页岩气燃烧产生的二氧化碳远少于煤炭和石油燃烧产生的二氧化碳，增加页岩气在能源消耗中的占比可以有效减少二氧化碳的排放，可以为实现“双碳”目标做出重要贡献。利用多段压裂水平井开采页岩气藏的完整过程主要包括前期压裂液返排阶段和后期生产阶段两个阶段。页岩储层埋深可达2000~4500米，异常高压、闭合应力高，随着返排过程中地层压力的降低，地应力施加在水力裂缝表面的载荷增大，裂缝发生动态闭合，裂缝导流能力下降，对产能造成影响。因此，对返排和生产两个不同阶段的水力裂缝的导流能力进行研究，可以为页岩气多段压裂水平井的压裂效果评估与增产措施优化提供建议。
[0003]水力裂缝导流能力的定义为水力裂缝渗透率与裂缝宽度的乘积，是压裂工程中对压裂效果进行评估的重要参数。现有的技术中，通常采用室内实验模拟支撑裂缝的方法对水力裂缝的导流能力本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种评估页岩气井压裂裂缝导流能力动态变化的方法，其特征在于，包括下述步骤：S1、建立页岩气藏多段压裂水平井的三线性渗流物理模型；S2、根据所述页岩气藏多段压裂水平井的三线性渗流物理模型，分别建立长期生产阶段气体的非稳态渗流数学模型和压裂液返排阶段液体的非稳态渗流数学模型；同时对所述长期生产阶段气体的非稳态渗流数学模型进行线性化处理，得到长期生产阶段气体的线性化非稳态渗流数学模型；S3、对所述长期生产阶段气体的线性化非稳态渗流数学模型进行拉普拉斯变换，得到长期生产阶段气体的线性化非稳态渗流数学模型在恒定流量下的瞬时拟井底流压解；对所述压裂液返排阶段液体的非稳态渗流数学模型进行拉普拉斯变换，得到压裂液返排阶段液体的非稳态渗流数学模型在恒定流量下的瞬时井底流压解；S4、通过拟压力定义方法对采集到的长期生产阶段生产动态数据中的压力数据进行线性化处理，得到长期生产阶段的拟压力和流量生产动态数据；S5、基于反褶积算法对线性化处理后的长期生产阶段的拟压力和流量生产动态数据进行归一化处理，得到归一化处理后的长期生产阶段生产动态数据；基于反褶积算法对压裂液返排阶段现场测得的压力和流量生产动态数据进行归一化处理，得到归一化处理后的压裂液返排阶段生产动态数据；S6、通过所述归一化处理后的长期生产阶段生产动态数据和长期生产阶段气体的线性化非稳态渗流数学模型在恒定流量下的瞬时拟井底流压解，拟合得到第一特征曲线，所述第一特征曲线为页岩气藏多段压裂水平井长期生产阶段的归一化后的生产动态数据与长期生产阶段气体的线性化非稳态渗流数学模型在恒定流量下的拟井底流压解在关于时间的瞬时拟井底压降和瞬时拟井底压降导数双对数坐标中的特征曲线；S7、通过所述归一化处理后的压裂液返排阶段生产动态数据、压裂液返排阶段液体的非稳态渗流数学模型在恒定流量下的瞬时井底流压解和所述第一特征曲线的拟合参数，得到第二特征曲线，所述第二特征曲线为页岩气藏多段压裂水平井压裂液返排阶段的归一化后的生产动态数据与压裂液返排阶段液体的非稳态渗流数学模型在定流量下的井底流压解在关于时间的瞬时井底压降和瞬时井底压降导数双对数坐标中的特征曲线；S8、通过所述第一特征曲线得到长期生产阶段的主裂缝导流能力；通过所述第二特征曲线得到压裂液返排阶段的主裂缝导流能力；通过主裂缝导流能力模量计算公式、长期生产阶段的主裂缝导流能力和压裂液返排阶段的主裂缝导流能力计算主裂缝导流能力模量；将主裂缝导流能力模量代入主裂缝导流能力动态变化公式，对所述主裂缝在长期生产阶段的主裂缝导流能力动态变化和所述主裂缝在压裂液返排阶段的主裂缝导流能力动态变化进行全阶段评估。2.根据权利要求1所述的评估页岩气井压裂裂缝导流能力动态变化的方法，其特征在于，所述 S1的建立页岩气藏多段压裂水平井的三线性渗流物理模型包括：简化气体和压裂液在储层中的流动区域，得到主裂缝流动区域、裂缝间流动区域和储层基质流动区域；根据主裂缝流动区域、裂缝间流动区域和储层基质流动区域，建立页岩气藏多段压裂水平井的三线性渗流物理模型。
3.根据权利要求1所述的评估页岩气井压裂裂缝导流能力动态变化的方法，其特征在于，所述S2的对所述长期生产阶段气体的非稳态渗流数学模型线进行性化处理，得到长期生产阶段气体的线性化非稳态渗流数学模型包括：通过定义拟压力对所述长期生产阶段气体的非稳态渗流数学模型进行线性化；其中，所述拟压力的定义为公式（1）：；式中，m代表气体拟压力，单位为atm2/cp；p代表真实生产压力，单位为atm；μ为页岩气的黏度，单位为cp；Z为页岩气偏差因子；所述长期生产阶段气体的非稳态渗流数学模型在储层基质流动区域的公式包括公式（2）至公式（5）：；；；；式中，下标O代表储层基质流动区域；下标F代表主裂缝流动区域；下标i代表在初始状态下；η为扩散系数，单位为cm2/s；x为与水平井筒的距离，单位为cm；x
e
为水平方向上储层的尺寸，单位为cm；x
F
为裂缝半长，单位为cm；t为时间，单位s；所述长期生产阶段气体的非稳态渗流数学模型在裂缝间流动区域的公式包括公式（6）至公式（9）：；；
；式中，下标I代表裂缝间流动区域；y代表竖直方向上的距离，cm，K为渗透率，单位为D；h代表储层厚度，单位为cm；w
F
为水力裂缝宽度，单位cm；d
F
为两相邻主裂缝的间距，单位为cm；所述长期生产阶段气体的非稳态渗流数学模型在主裂缝流动区域的公式包括公式（10）至公式（13）：；；；；式中，h代表储层厚度，cm；T
sc
为标准条件下的温度，单位为K；P
sc
为标准条件下的压力，单位为atm；q
F
为裂缝中的流量，单位为cm3/s。4.根据权利要求3所述的评估页岩气井压裂裂缝导流能力动态变化的方法，其特征在于，所述S2的压裂液返排阶段液体的非稳态渗流数学模型的公式包括公式（14）至公式（17）：；（15）；；；式中，B为地层体积系数。5.根据权利要求1所述的评估页岩气井压裂裂缝导流能力动态变化的方法，其特征在于，所述S3的长期生产阶段气体的线性化非稳态渗流数学模型在恒定流量下的瞬时拟井底流压解为公式（18）：
ꢀꢀ
（18）式中，下标w代表井底；下标D代表无因次化；s是拉普拉斯变换参数；C
FD
为无因次水力裂缝导流能力；α
F
为三线性流模型中的水力裂缝参数。6.根据权利要求1所述的评估页岩气井压裂裂缝导流能力动态变化的方法，其特征在于，所述S5的基于反褶积算法对线性化处理后的长期生产阶段的拟压力和流量生产动态数据进行归一化处理，得到归一化处理后的长期生产阶段生产动态数据，包括：提取线性化后的长期生产阶段的拟压力和流量生产动态数据；其中，所述拟压力和流量生产动态数据为误差大和/或剧烈变化的拟压力和流量生产动态数据；基于杜哈美原理，结合曲率最小化的非线性正则化方法和基于二阶B样条的压力反褶积算法，对线性化处理后的长期生产阶段的拟压力和流量生产...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘文超，乔成成，
申请(专利权)人：北京科技大学，
类型：发明
国别省市：