低滲透非均質(zhì)應力敏感儲層壓裂水平井產(chǎn)量預測方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本申請屬于油氣田開發(fā)領(lǐng)域，具體地說，涉及一種低滲透非均質(zhì)應力敏感儲層壓 裂水平井產(chǎn)量預測方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著全球能源工業(yè)的快速發(fā)展和能源需求的與日倶增，越來越多的低滲透油氣藏 投入開發(fā)利用，特低滲致密砂巖氣藏等非常規(guī)油氣資源成為人們關(guān)注的熱點。水平井分段 壓裂是特低滲透氣藏增儲上產(chǎn)和經(jīng)濟有效開發(fā)的關(guān)鍵技術(shù)之一。特低滲透氣藏突出表現(xiàn)為 滲透率平面非均質(zhì)性和存在啟動壓力梯度特點。同時，在特低滲透壓裂水平井生產(chǎn)過程中， 隨著地層壓力不斷下降，儲層巖石的有效應力增加，導致不同尺度的氣孔、溶蝕孔洞、孔隙 喉道發(fā)生收縮變形，引起儲層的滲透率應力敏感效應。在對特低滲透致密氣藏壓裂水平井 非穩(wěn)態(tài)產(chǎn)量經(jīng)行預測時，必須綜合考慮特低滲透致密氣藏所特有的滲透率非均質(zhì)性、啟動 壓力梯度和儲層壓力敏感效應等因素的綜合影響。
[0003] 目前針對壓裂水平井產(chǎn)量預測方法有勢函數(shù)方法、裂縫離散法、格林函數(shù)法等，但 上述方法均沒有同時考慮特低滲透氣藏非均質(zhì)性、特低滲透氣藏流體流動時存在啟動壓力 梯度和壓力下降時儲層產(chǎn)生應力敏感效應的綜合影響，與實際情況差異較大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 有鑒于此，本申請所要解決的技術(shù)問題是現(xiàn)有技術(shù)沒有同時考慮低滲透氣藏非均 質(zhì)性、低滲透氣藏流體流動時存在啟動壓力梯度和壓力下降時儲層產(chǎn)生應力敏感效應的綜 合影響，與實際情況差異較大。
[0005] 為了解決上述技術(shù)問題，本申請公開了一種低滲透非均質(zhì)應力敏感儲層壓裂水平 井產(chǎn)量預測方法，主要包括以下步驟：
[0006] 1)收集儲層、流體、水平井筒的基本參數(shù)；
[0007] 2)將非均質(zhì)氣藏沿所述水平井筒的長度方向劃分成至少兩個滲流帶，所述滲流帶 含有人工裂縫；
[0008] 3)建立每一個所述滲流帶的滲流單元模擬模型；
[0009] 4)建立至少兩個所述滲流單元的滲流模擬模型；
[0010] 5)耦合各個所述滲流單元的滲流的模擬模型，計算非均質(zhì)氣藏壓裂水平井的產(chǎn) 量；
[0011] 6)將時間離散化，重復步驟1~5,預測特低滲透應力敏感儲層壓裂水平井非穩(wěn)態(tài) 產(chǎn)量。
[0012] 進一步的，所述步驟1)中，所述儲層的基本參數(shù)包括:原地應力方向、儲層厚度、儲 層溫度、孔隙度、滲透率、基質(zhì)滲透率變形因子;所述流體的基本參數(shù)包括:氣體粘度、氣體 臨界壓力、氣體偏差因子、氣體臨界溫度;所述水平井筒的基本參數(shù)包括:水平井方位、水平 井井筒長度。
[0013] 進一步的，所述步驟2)具體為:根據(jù)儲層在水平井筒長度方向上滲透率的差異，將 滲透率相同的儲層劃分成同一個含有人工裂縫滲透帶的滲流帶。
[0014] 進一步的，所述滲流單元的基本流動過程包括:基質(zhì)線性流、當量井徑向流和裂縫 內(nèi)的線性滲流；以第1個條帶基質(zhì)中的第1個滲流單元為例計算滲流單元中各流動過程的阻 力。
[0015] 進一步的，所述步驟3)具體包括：
[0016] a、根據(jù)關(guān)系式：
計算I區(qū)線性流的阻力，式中：RUij為 第i滲透帶中第j個滲流單元I區(qū)基質(zhì)線性流阻力，單位為MPa2/((m3/d) · (mPa · s));T為氣 藏溫度，單位為K; Ts。為標準大氣溫度，單位為K; ps。為標準大氣壓，單位為MPa; Iij為第i滲透 帶中第j條裂縫與上一條裂縫滲流距離，單位為m; Xf為裂縫半長，單位為m; Iu為第i滲透帶基 質(zhì)滲透率，單位為mD; h為儲層厚度，單位為m;
[0017] b、根據(jù)關(guān)系式：
計算Π 區(qū)徑向流阻力；式 中：Rnij為第i滲透帶中第j個滲流單元當量井徑向流阻力，單位為MPa2/((m3/d) · (mPa · s)); kfij為裂縫滲透率，單位為Dc; Wfij為裂縫寬度，單位為cm;
[0018] c、根據(jù)所述的I區(qū)線性流的阻力和Π 區(qū)徑向流阻力，建立所述滲流帶的滲流單元 的模擬模型。
[0019] 進一步的，所述步驟a中，所述關(guān)系式
，RUij = iKiij-
[0020] 根據(jù)氣藏啟動壓力梯度下的基質(zhì)線性流動流量與擬壓力關(guān)系，得出公式：
[0022]根據(jù)擬壓力定義，氣體流過距離d時消耗的啟動壓力為Glj · d，將Glj · d定義為啟 動壓力PB;因此可做以下轉(zhuǎn)化：
[0024]式中：WuijJdij分別為I區(qū)基質(zhì)線性流外擬壓力和內(nèi)擬壓力，為流體 流過長度為ClijI區(qū)基質(zhì)的啟動擬壓差，單位為MPa2AmPa · ShGij為I區(qū)基質(zhì)的啟動壓力梯 度，單位為MPa/m; dij為I區(qū)基質(zhì)線性流長度，單位為m; qi j為流量，單位為m3/d; Xf為裂縫半 長，單位為m; ki為第i滲透帶基質(zhì)滲透率，單位為mD; h為儲層厚度，單位為m; T為氣藏溫度， 單位為K; Ts。為標準大氣溫度，單位為K; ps。為標準大氣壓，單位為MPa。
[0025] 進一步的，所述步驟b中：
[0026]根據(jù)同一個滲流單元內(nèi)，I區(qū)和II區(qū)邊界位置處的壓力相等，I區(qū)線性流的內(nèi)壓即 為Π 區(qū)徑向流的外壓，則徑向流流量與壓差關(guān)系式為：
[0028] 式中Awfij為Π 區(qū)徑向流內(nèi)擬壓力，單位為MPa2/(mPa · s);rwij為當量井半徑，單 位為m;
[0029] 所述當量直井的半徑5通過當量井徑模型求取，具體為：
[0030] 通過建立裂縫產(chǎn)量和直井產(chǎn)量相等的關(guān)系式從而得到當量井徑與裂縫半長之間 關(guān)系式，下面分別建立求取當量直徑和裂縫的產(chǎn)量：
[0031 ]直井產(chǎn)量:求取定壓供給邊界條帶氣藏中一口直井六:的穩(wěn)態(tài)產(chǎn)量，根據(jù)鏡像反映 原理，將其轉(zhuǎn)化為一排生產(chǎn)井和一排注氣井的產(chǎn)量穩(wěn)態(tài)進行求解；
[0032]根據(jù)等值滲流阻力法，得一口井產(chǎn)量：
[0034]有限導流裂縫產(chǎn)量：
[0036] 式中：Ψ為裂縫方向上X點處擬壓力，單位為MPa2/(mPa · s);kfij為裂縫滲透率，單 位為Dc; Wf ij為裂縫寬度，單位為cm;
[0037]解出裂縫內(nèi)平均壓力近似為裂縫內(nèi)壓力，流體從基質(zhì)流到裂縫內(nèi)滿足線性流動規(guī) 律，線性流外擬壓力為Ψ@，求出基質(zhì)線性流流量，再由質(zhì)量守恒得裂縫產(chǎn)量：
[0039]對比當量直井的產(chǎn)量式(6)與有限導流裂縫的產(chǎn)量式(8)得當量井半徑公式：
[0041]將式(8)代入式(5)得到滲流單元Π 區(qū)當量井附近等效徑向流阻力為：
[0043]進一步的，所述步驟4)具體為：
[0044]在求得各區(qū)流動阻力之后，根據(jù)不同滲流區(qū)域間滿足壓力連續(xù)、流量相等的基本 原理，利用等值滲流阻力法即求得壓裂水平井產(chǎn)能公式；
[0045] 進一步的，所述步驟5)具體為:流體由兩邊向中間流動，先分析兩邊滲透帶裂縫產(chǎn) 能方程再分析中間裂縫產(chǎn)能方程，相鄰裂縫間用等值滲流阻力法連接各阻力得到
個方程組成的線性方程組。
[0046] 計算第1滲透帶中裂縫產(chǎn)量，公式為：
[0049] 計算第3滲透帶中裂縫產(chǎn)量，公式為：
[0050]
[0051]由于第2滲透帶最外兩個滲流單元分別與1、3滲透帶相連，則其I區(qū)基質(zhì)線性流阻 力為：
[0054] 假設(shè)中間分流裂縫為第2滲透帶中第m條裂縫所等效的井排，該井排為左右兩流量 匯合處，所以可列出N2+l個方程：
[0055]
[0056] 式中：q2m為左邊流向分流井排的流量，m3/d;q2(m+1)為右邊流向分流井排的流量， m3/d;分流裂縫的實際流量為兩者之和，m3/d;
[0057] 同理，當存在任意個非均質(zhì)滲透帶時，方程也可由此得出，此時第N個非均質(zhì)滲透 帶，同時I <N〈Nm，的滲流方程為：
[0059]根據(jù)擬壓力定義，擬啟動擬壓差可采用壓力平方差表示：

[0062]同理可得地層中任意一點壓力p的擬壓力函數(shù)表達式：
[0064]基于以上推導過程，可得到一個(N+l) X (N+1)的封閉線性方程組，N為裂縫條數(shù)， 采用高斯消元法求解得到各裂縫產(chǎn)量，最終疊加得到穩(wěn)態(tài)條件下壓裂水平井產(chǎn)能；