考虑改进的煤层渗透率模型条件下的水平井产量预测方法技术

本发明专利技术涉及考虑改进的煤层渗透率模型条件下的水平井产量预测方法，通过分析煤层气藏在3种流动方式分别为煤层孔隙气体流动方程、压后煤岩渗透率系数方程、煤层主裂缝气体流动控制方程、压后裂缝间气体流动控制方程，建立气体流动控制方程以及多簇压裂后煤岩渗透率公式，结合裂缝间距的相互干扰因素，最大程度还原储层气体的多重运移机理，推导水平井产量预测模型，较好反映了煤层气藏的实际渗透率变化及煤层中气体不同流动方式，建立的产能预测模型，从而提高煤层气藏水平井的产量预测。从而提高煤层气藏水平井的产量预测。从而提高煤层气藏水平井的产量预测。

【技术实现步骤摘要】
考虑改进的煤层渗透率模型条件下的水平井产量预测方法


[0001]本专利技术涉及一种考虑改进的煤层渗透率模型条件下的水平井产量预测方法，属于钻井工程


技术介绍

[0002]煤层气在全球具有巨大的资源量和广阔开采前景，水力压裂技术是实现其商业开采的核心技术之一。提高煤层气流出能力的作用主要表现在2个方面：(1)在储层中形成人造裂缝与天然裂缝的有效体积缝网沟通，并进一步扩大天然裂缝的空间以提高缝中游离气的渗流能力；(2)扩大缝与基岩的接触面积，形成有利于基岩游离气体扩散或渗流到裂缝的能力，进而有利于吸附气解吸补充基岩中的游离气，以形成连续的流动。
[0003]由于煤层较常规储层具有渗透率低、具有割理、裂隙等煤体特征，目前常规渗透率公式已不在适用煤层，国内外学者建立的煤岩渗透率公式未有考虑多簇情况、割理、裂隙等参数下的渗透率变化规律，提出了多簇煤岩压裂过程中的分流模型，建立考虑裂隙、割理的多簇压裂煤岩渗透率公式。
[0004]当孔隙压力继续降低至临界孔隙压力时渗透率曲线急剧上升，煤岩压裂分流后地层净压力≥临界值，避免施工造成煤岩应力损伤，降低的渗透率降低。
[0005]调研Tan提出的模型：
[0006][0007]调研付佳乐提出的模型：
[0008][0009]式中：σ
e
有效应力计算公式，C
f
为压缩系数,α为裂隙压缩系数随有效应力增加而衰减的速率，σ0初始有效应力，b为滑脱因子。
[0010]总结分析目前公式，均未考虑割理、裂隙、割理长度等参数。
[0011]在压裂水平井的煤层气藏储层中，多孔介质空间有煤层基质孔隙、天然裂缝、水力裂缝，不同形式的孔隙空间气体存在不同的运动方式影响压后产气量。针对煤层气藏渗流模式的压裂水平井的产能计算相当复杂，压裂后煤岩的渗透率发生较大的变化，无法反映压后煤层气藏的实际渗流方式，难以保证产量预测的准确性。

技术实现思路

[0012]针对上述问题，本专利技术的目的是提供一种煤层渗透率模型条件下的水平井产量预测方法，较好反映了煤层气藏的实际渗透率变化及煤层中气体不同流动方式，建立的产能预测模型，从而提高煤层气藏水平井的产量预测。
[0013]为实现上述目的，本专利技术采取以下技术方案：
[0014]第一方面，本专利技术提供了一种考虑改进的煤层渗透率模型条件下的水平井产量预
测方法，包括步骤：
[0015]基于煤层气藏参数，建立压裂后包括均质地层厚度、射孔压裂簇数、初始气藏压力分布和煤层孔隙度的气藏模型，明确不同气体运移模型；
[0016]考虑割理、裂隙和割裂长度建立改进煤层渗透率模型；
[0017]结合所述煤层渗透率模型建立煤层孔隙气体流动控制方程和压后煤岩渗透率系数方程、煤层主裂缝气体流动控制方程以及压后裂缝间气体流动控制方程；
[0018]根据所述煤层孔隙气体流动控制方程和压后煤岩渗透率系数方程、煤层主裂缝气体流动控制方程以及压后裂缝间气体流动控制方程得到缝间气体干扰流动模型；
[0019]计算所述缝间气体干扰流动模型、煤层主裂缝气体流动控制方程、压后裂缝间气体流动控制方程，并将计算结果代入产量方程，得到压后煤层气产量。
[0020]进一步的，所述考虑割理、裂隙和割裂长度建立改进煤层渗透率模型包括：
[0021]建立第i簇流量分流模型，如式(1)至式(3)所示：
[0022][0023][0024][0025]式(1)～(3)中，m，i，j，K
i
为裂缝簇数，q为单簇裂缝流量，k
i
为炮眼个数，Q为总流量；
[0026]建立缝内流体压力数学模型为：
[0027][0028]式(4)中，簇数为k，段内入口压裂液压力为P0，假设封堵w簇，压裂液排量为Q，q
j
为每个裂缝流量；
[0029]由所述分流模型和缝内流体压力数学模型得到考虑裂隙、割理的多簇压裂煤岩渗透率公式如下：
[0030][0031]式中，λ割理调整系数，n单位长度割理密度，Lc平均割理长度，b为回归系数。
[0032]进一步的，所述煤层孔隙气体流动控制方程和压后煤岩渗透率系数方程分别为式(6)和式(7)：
[0033][0034][0035]其中，M为气体摩尔质量，g/mol；R为气体普适常数，R＝8.314J/(K
·
mol)；T为温度，K；r为极半径，m；p
m
为煤层孔隙压力，MPa；Z为气体偏差因子，无因次；K
m
为煤层渗透率，mD；λ为气体黏度，mpa
·
s；C
gm
为不考虑解吸
‑
吸附的综合压缩系数，MPa
‑1；V
L
为朗缪尔体积常数，无因此；p
L
为朗缪尔压力，MPa，b为滑脱因子；Δp为缝内流体压力；λ为割理调整系数；n为单位长度割理密度；L
c
为平均割理长度，σ
e
为最大主应力，MPa；σ0为最小主应力，MPa。
[0036]进一步的，结合达西定律得到所述煤层主裂缝气体流动控制方程为：
[0037][0038]式(8)中，D为裂缝横截面积mm2[0039]所述压后裂缝间气体流动控制方程为：
[0040][0041]式(8)和式(9)中，ψ为拟压力，Pa/s；h为地层厚度，m；ξ，η为椭圆坐标；γ储容系数，无因此；ω为储容比，无因次；μ为拉普拉斯变量；κ为窜流系数，无因次；K为裂缝渗透率，mD，λ为割理调整系数。
[0042]进一步的，采用矩阵分析方法得到所述缝间气体干扰流动模型为：
[0043][0044]γ
i
＝G(ξ
Di
,ξ
wD
)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(11)
[0045][0046][0047][0048][0049]其中，p
w
为井底压力，MPa；P
f
为裂缝压力，MPa；为导流能力，无因次；为第w口井第N条裂缝微元无因次产量；S
c
为表皮因子，无因次。
[0050]所述产量方程为：
[0051][0052]式中，N为裂缝条数；n为裂缝长度mm；m为裂缝宽度，mm；i为裂缝数量，q为压裂液排量。
[0053]进一步的，所述气藏模型为均质地层，地层俯视图为矩形，矩形的对边分别设置最大主应力与最小主应力，射孔压裂簇数为N，所述气藏压力均匀分布，地层中气体仅通过煤层孔隙与裂缝单相流入井筒。
[0054]第二方面，本专利技术还提供了一种考虑改进的煤层渗透率模型条件下的水平井产量预测装置，包括：
[0055]第一处理单元，基于煤层气藏参数建立压裂后包括均质地层厚度、射孔压裂簇数、初始气藏压力分布和煤层孔隙度的气藏模型，明确不同气体本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种考虑改进的煤层渗透率模型条件下的水平井产量预测方法，其特征在于，包括步骤：基于煤层气藏参数，建立压裂后包括均质地层厚度、射孔压裂簇数、初始气藏压力分布和煤层孔隙度的气藏模型，明确不同气体运移模型；考虑割理、裂隙和割裂长度建立改进煤层渗透率模型；结合所述煤层渗透率模型建立煤层孔隙气体流动控制方程和压后煤岩渗透率系数方程、煤层主裂缝气体流动控制方程以及压后裂缝间气体流动控制方程；根据所述煤层孔隙气体流动控制方程和压后煤岩渗透率系数方程、煤层主裂缝气体流动控制方程以及压后裂缝间气体流动控制方程得到缝间气体干扰流动模型；计算所述缝间气体干扰流动模型、煤层主裂缝气体流动控制方程、压后裂缝间气体流动控制方程，并将计算结果代入产量方程，得到压后煤层气产量。2.根据权利要求1所述的考虑改进的煤层渗透率模型条件下的水平井产量预测方法，其特征在于，所述考虑割理、裂隙和割裂长度建立改进煤层渗透率模型包括：建立第i簇流量分流模型，如式(1)至式(3)所示：建立第i簇流量分流模型，如式(1)至式(3)所示：建立第i簇流量分流模型，如式(1)至式(3)所示：式(1)～(3)中，m，i，j，K
i
为裂缝簇数，q为单簇裂缝流量，k
i
为炮眼个数，Q为总流量；建立缝内流体压力数学模型为：式(4)中，簇数为k，段内入口压裂液压力为P0，假设封堵w簇，压裂液排量为Q，q
j
为每个裂缝流量；由所述分流模型和缝内流体压力数学模型得到考虑裂隙、割理的多簇压裂煤岩渗透率公式如下：式中，λ割理调整系数，n单位长度割理密度，Lc平均割理长度，b为回归系数。3.根据权利要求1所述的考虑改进的煤层渗透率模型条件下的水平井产量预测方法，其特征在于，所述煤层孔隙气体流动控制方程和压后煤岩渗透率系数方程分别为式(6)和式(7)：
其中，M为气体摩尔质量，g/mol；R为气体普适常数，R＝8.314J/(K
·
mol)；T为温度，K；r为极半径，m；p
m
为煤层孔隙压力，MPa；Z为气体偏差因子，无因次；K
m
为煤层渗透率，mD；λ为气体黏度，mpa
·
s；C
gm
为不考虑解吸
‑
吸附的综合压缩系数，MPa
‑1；V
L
为朗缪尔体积常数，无因此；p
L
为朗缪尔压力，MPa，b为滑脱因子；Δp为缝内流体压力；λ为割理调整系数；n为单位长度割理密度；L
c
为平均割理长度，σ
e
为最大主应力，MPa；σ0为最小主应力，MPa。4.根据权利要求3所述的考虑改进的煤层渗透率模型条件下的水平井产量预测方法，其特征在于，结合达西定律得到所述煤层主裂缝气体流动控制方程为：式(8)中，D为裂缝横截面积mm2所述压...

【专利技术属性】
技术研发人员：莫日和，幸雪松，谢昕，王黎，武广瑷，陈峥嵘，艾传志，赵伟杰，邹明华，吴建树，谷林，张甫，马楠，
申请(专利权)人：中海石油中国有限公司北京研究中心，
类型：发明
国别省市：