一种计算页岩气井产能的方法

摘要

本发明公开了一种计算页岩气井产能的方法，所述方法包括：以稳态渗流理论为基础，建立适用于不同页岩区块的产能计算模型；在利用所述产能计算模型计算页岩气井产能的过程中，基于非稳态渗流理论，采用压力递减至生产压差稳定时的压力因素的值取代初期现场测试获取的压力因素值。相较于现有技术，根据本发明的方法可以获取更加准确的页岩气井产能，从而为页岩气的开发评价及方案制定提供可靠的理论技术支撑。

说明书

技术领域

本发明涉及地质勘探开发领域，具体涉及一种计算页岩气井产能的方法。

背景技术

页岩气是指赋存于富有机质泥页岩及其夹层中，以吸附和游离状态为主要存在方式的非常规天然气。

由于页岩气储层的致密特征，生产初期压力快速递减，导致现场无法快速准确的评价气井的产能。目前现场在计算和评价页岩气井产能时仍普遍采用常规气井的陈元千一点法，采用测试时的压力和产量数据进行计算，计算结果往往过于乐观，与实际情况误差较大，导致对页岩气井的投入和获得的效益达不到设计要求，造成严重的经济损失。因此，需要一种适用于页岩气井的产能计算方法，为页岩气的开发评价及方案制定提供可靠的理论技术支撑。

发明内容

本发明提供了一种计算页岩气井产能的方法，所述方法包括：

以稳态渗流理论为基础，建立适用于不同页岩区块的产能计算模型；

在利用所述产能计算模型计算页岩气井产能的过程中，基于非稳态渗流理论，采用压力递减至生产压差稳定时的压力因素的值取代初期现场测试获取的压力因素值。

在一实施例中，采用压力递减至生产压差稳定时的压力因素的值取代初期现场测试获取的压力因素值，其中：

基于非稳态方程来预测气井生产时的压力递减，根据初期现场测试获取的压力因素值计算压力递减至生产压差稳定时的压力因素的值。

在一实施例中，计算压力递减至生产压差稳定时的压力因素的值，包括：

建立非稳态渗流模型，模拟计算不同产量下，压力因素随生产时间的变化；

基于模拟结果根据初期现场测试获取的压力因素值计算当生产压差趋于稳定时的压力因素的值。

在一实施例中，建立非稳态渗流模型，模拟计算不同产量下，压力因素随生产时间的变化，其中：

所述压力因素的压降百分比与产量呈线性关系。

在一实施例中，基于模拟结果根据初期现场测试获取的压力因素值计算当生产压差趋于稳定时的压力因素的值，其中：

根据模拟结果建立基于初期现场测试获取的压力因素值的压力因素值线性变化模型，其中，所述压力因素值线性变化模型中的线性变化常数与储层的渗流特性相关。

在一实施例中，所述方法还包括，通过回归计算获取所述线性变化常数。

在一实施例中，所述压力因素包括地层压力以及井底流压。

在一实施例中，所述产能计算模型包括：

其中：

α为随产量变化的动态计算因子；

P

P

Q

Q

在一实施例中，在所述产能计算公式中，α为随产量变化的动态计算因子，其中：

统计区块内开展过系统试井的气井的α值与产气量的关系；

通过回归计算获取α值。

在一实施例中，在所述产能计算模型还包括：

函数的选取以及a、b值的确定由页岩储层的渗流特性决定，通过回归计算获取a、b值。

相较于现有技术，根据本发明的方法可以获取更加准确的页岩气井产能，从而为页岩气的开发评价及方案制定提供可靠的理论技术支撑。

本发明的其它特征或优点将在随后的说明书中阐述。并且，本发明的部分特征或优点将通过说明书而变得显而易见，或者通过实施本发明而被了解。本发明的目的和部分优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的步骤来实现或获得。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例共同用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是根据本发明一实施例的方法流程图；

图2是根据本发明一实施例的页岩气井α值与产气量关系示意图；

图3是根据本发明一实施例的地层压力和井底流压随时间的变化曲线图；

图4是根据本发明一实施例的地层压力压降比曲线图；

图5是根据本发明一实施例的井底流压压降比曲线图。

具体实施方式

以下将结合附图及实施例来详细说明本发明的实施方式，借此本发明的实施人员可以充分理解本发明如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程并依据上述实现过程具体实施本发明。需要说明的是，只要不构成冲突，本发明中的各个实施例以及各实施例中的各个特征可以相互结合，所形成的技术方案均在本发明的保护范围之内。

由于页岩气储层的致密特征，生产初期压力快速递减，导致现场无法快速准确的评价气井的产能。目前现场在计算和评价页岩气井产能时仍普遍采用常规气井的陈元千一点法，采用测试时的压力和产量数据进行计算，计算结果往往过于乐观，与实际情况误差较大，导致对页岩气井的投入和获得的效益达不到设计要求，造成严重的经济损失。

针对现有技术中存在的问题，本发明提出了一种计算页岩气井产能的方法。在现有技术中，通常根据初期现场测试得到的压力(直接来源于气井现场测试的得到压力)计算页岩气井产能。然而，对于页岩气井，由于初期压力递减很快，初期现场测试得到的压力都是偏高的，这就导致最终计算获取的页岩气井产能高于实际情况值。

基于上述分析，本发明的方法采用稳态和非稳态渗流理论相结合的方法。

接下来基于附图详细描述根据本发明实施例的方法的详细流程，附图的流程图中示出的步骤可以在包含诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行。虽然在流程图中示出了各步骤的逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。

具体的，如图1所示，在一实施例中，以稳态渗流理论为基础，建立适用于不同页岩区块的产能计算模型(S110)；在利用产能计算模型计算页岩气井产能(S120)的过程中，基于非稳态渗流理论，采用压力递减至生产压差稳定时的压力因素的值取代初期现场测试获取的压力因素值(S121)。

具体的，在一实施例中，压力因素包括地层压力以及井底流压。

进一步的，在一实施例中，基于非稳态方程来预测气井生产时的压力递减，根据初期现场测试获取的压力因素值计算压力递减至生产压差稳定时的压力因素的值。

具体的，在一实施例中，采用非稳态渗流理论，考虑不同产量下，地层压力和井底流压随时间的变化，以此确定生产压差稳定时的地层压力和井底流压作为产能计算时的输入值。

进一步的，在一实施例中，计算压力递减至生产压差稳定时的压力因素的值，包括：

建立非稳态渗流模型，模拟计算不同产量下，压力因素随生产时间的变化；

基于模拟结果根据初期现场测试获取的压力因素值计算当生产压差趋于稳定时的压力因素的值。

具体的，在一实施例中，建立考虑解吸附、应力敏感的非稳态渗流模型。

具体的，在一实施例中，压力的确定包括地层压力和井底流压的确定。分以下几个步骤：、

①采用非稳态渗流模型，根据区块的储层参数、渗流特征，模拟计算不同产量下的地层压力和井底流压随时间的变化，非稳态渗流模型如下：

式中：

Q

c

c

φ

K

K

h为储层有效厚度，m；

T

P

T为地层温度，K；

L为气井产出层段的有效长度，m；

μ

K

K

②对式(1)建立的非稳态渗流模型进行数值求解，并生成一系列产量下的地层压力和井底流压随时间变化的数据。

定义压降比为：

其中P

具体的，在一实施例中，压力因素的压降百分比与产量呈线性关系。

进一步的，在一实施例中，根据模拟结果建立基于初期现场测试获取的压力因素值的压力因素值线性变化模型，其中，压力因素值线性变化模型中的线性变化常数与储层的渗流特性相关。

具体的，在一实施例中，通过回归计算获取线性变化常数。

具体的，在一实施例中：

地层压力的压降比：

ΔP

井底流压的压降比：

ΔP

因此，生产压差稳定时的地层压力：

P′

生产压差稳定时的井底流压：

P′

式(10)以及(11)中P

式中a

进一步的，在一实施例中，产能计算模型包括：

其中：

P

P

Q

Q

进一步的，α值的取值并非用的定值，其为随产量变化的动态计算因子。具体的，根据不同的渗流特征，α函数关系可分为指数、线性、对数、多项式、幂。

具体的，在一实施例中，α用回归得到的函数进行取代，其中：

统计区块内开展过系统试井的气井的α值与产气量的关系；

通过回归计算获取α值。

具体的，在一实施例中：

其中：

A为层流系数，MPa

B为湍流系数，MPa

根据区块内系统试井的数据，包括地层压力、井底流压、无阻流量，根据公式计算得到不同产量下的α值：

回归计算不同产气量下的α值，得到α和产量的函数关系。

具体的，在一实施例中，产能计算模型还包括：

式15中，函数的选取以及a、b值的确定由页岩储层的渗流特性决定，通过回归计算获取a、b值。

具体的，在一实施例中，基于公式12，采用压力递减至生产压差稳定时的地层压力、井底流压的值取代初期现场测试获取的地层压力、井底流压值(代入公式10以及11)，用回归得到的函数取代α(代入公式15)，得到产能计算模型为：

下面结合具体应用场景详细说明本发明一实施例的方法的具体实施流程。

在一实施例中，某一区块的页岩气井产能动态计算包括以下步骤：

(1)动态α值的确定

根据区块内系统试井的数据，包括地层压力、井底流压、无阻流量，根据公式(14)计算得到不同产量下的α值。

回归计算不同产气量下的α值，得到α和产量的函数关系。具体的，基于页岩储层的渗流特性，通过回归计算确定公式15的函数类型以及a、b值，利用区块内页岩气井的测试数据(产量和压力)，根据公式(14)计算得到不同产量下的α值，即一个产量对应一个α值，进而以横坐标为产气量，纵坐标为α值，将以上公式计算得到的点画成散点图，例如得到威荣-永川区块的α值与产气量的散点图如图2所示，在一个可选的示例中，则可以从excel表里用指数、线性、对数、多项式、幂等函数去拟合，从相关性判断属于哪种函数类型，函数确定后，a、b值也就确定了。由此可见，α值与产气量满足如图2所示的幂函数关系。

(2)压力的确定

压力的确定包括地层压力和井底流压的确定。分以下几个步骤：

①采用非稳态渗流模型(式1～6)，根据区块的储层参数、渗流特征，模拟计算不同产量下的地层压力和井底流压随时间的变化。

②对式(1)建立的非稳态渗流模型进行数值求解，并生成一系列产量下的地层压力和井底流压随时间变化的数据。如图3所示，图3为根据目标区块页岩储层的特征参数模拟生成的不同产量下的地层压力和井底流压随时间的变化曲线。图3中，曲线1、2、3、4、5、6以及曲线7、8、9、10、11、12分别对应地层压力以及井底流压。曲线1、7对应5000方/天；曲线2、8对应10000方/天；曲线3、9对应20000方/天；曲线4、10对应30000方/天；曲线5、11对应40000方/天；曲线6、12对应50000方/天。在开井生产500小时的时候生产压差逐渐趋于稳定。

定义压降比为式7。以产量为横坐标，压降比为纵坐标作出一系列数据点进行回归计算，得到产量与压降比的函数。其中：

地层压力的压降比为式(8)；

井底流压的压降比为式(9)。

因此，生产压差稳定时的地层压力式(10)，生产压差稳定时的井底流压式(11)。

式(10)以及式(11)中a

具体的，目标区块经回归计算得到a

(3)计算产能

基于稳态二项式产能方程的公式(12)，将公式10、11以及15代入公式12，得到产能计算公式(16)，根据公式16计算产能。

本发明的方法针对页岩气压力递减快的特征，采用稳态和非稳态渗流理论相结合的方法，推导并建立了用于评价页岩气井产能的动态计算方法，解决了现有方法计算误差大，导致投入和收益达不到设计要求，造成严重经济损失的问题。

应该理解的是，本发明所公开的实施例不限于这里所公开的特定结构、处理步骤或材料，而应当延伸到相关领域的普通技术人员所理解的这些特征的等同替代。还应当理解的是，在此使用的术语仅用于描述特定实施例的目的，而并不意味着限制。

说明书中提到的“一实施例”意指结合实施例描述的特定特征、结构或特性包括在本发明的至少一个实施例中。因此，说明书通篇各个地方出现的短语“一实施例”并不一定均指同一个实施例。

虽然本发明所公开的实施方式如上，但所述的内容只是为了便于理解本发明而采用的实施方式，并非用以限定本发明。本发明所述的方法还可有其他多种实施例。在不背离本发明实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明做出各种相应的改变或变形，但这些相应的改变或变形都应属于本发明的权利要求的保护范围。