一种压裂井多井系统试井分析方法、装置及存储介质

摘要

本发明涉及一种压裂井多井系统试井分析方法、装置及存储介质，其特征在于，包括如下步骤：a确定低渗透油藏压裂井多井系统试井模型计算所需的地层、流体、压裂的相关参数；b基于a中的相关参数，建立低渗透油藏压裂井多井系统试井模型；c对b中的低渗透油藏压裂井多井系统试井模型进行分析，得到低渗透油藏压裂井多井系统试井模型曲线。本发明提供了一种定量化、可操作性强、精度高的压裂井多井系统不稳定渗流数学模型，可在任意形状油藏中考虑启动压力梯度影响，并且采用有限元数值方法进行求解，并通过拉普拉斯变换和Stethfest反演考虑了井筒储集效应及表皮效应对井底压力的影响。

说明书

技术领域

本发明涉及一种压裂井多井系统试井分析方法、装置及存储介质，特别涉及一种任意形状油藏中考虑启动压力梯度影响的压裂井多井系统不稳定渗流数学模型的建立及分析方法、装置及存储介质。

背景技术

随着油田的进一步勘探开发，低渗透油藏所占的比例越来越大。国内外学者研究发现，低渗透油藏中的非达西渗流现象，主要表现为特低渗透油藏渗流过程中存在启动压力梯度。目前，低渗透油藏的开发主要采取大井距、小排距的矩形井网，而且全部进行压裂改造。井与井之间的距离比较小，在开发的过程中，很容易受到相邻井的干扰与影响。在压裂井试井模型建立方面，国内外学者已采用有限元方法研究了复杂裂缝条件下压裂井单井压力动态特征分析，但均是以压裂井单井为研究对象，未考虑相邻井的影响。在多井系统的试井理论研究及应用方面，大多数学者采用解析方法，求解过程比较烦琐且不易应用，相关的学者对此方面的研究比较少。

发明内容

针对上述突出问题，本发明提供一种压裂井多井系统试井分析方法、装置及存储介质，该方法所采用的模型为压裂井多井系统不稳定渗流数学模型，具有定量化、可操作性强、精度高的特点，可在任意形状油藏中考虑启动压力梯度影响，并且采用有限元数值方法进行求解，获得井底压力随时间的变化规律，并通过拉普拉斯变换和Stethfest反演考虑了井筒储集效应及表皮效应对井底压力的影响。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：

本发明第一方面提供一种压裂井多井系统试井分析方法，包括如下步骤：

a确定低渗透油藏压裂井多井系统试井模型计算所需的地层、流体、压裂的相关参数；

b基于a中的相关参数，建立低渗透油藏压裂井多井系统试井模型；

c对b中的低渗透油藏压裂井多井系统试井模型进行分析，得到低渗透油藏压裂井多井系统试井模型曲线。

所述的压裂井多井系统试井分析方法，优选地，a中，相关参数包括：通过室内试验测得的地层渗透率、油藏孔隙度、启动压力梯度、流体粘度、综合压缩系数和流体压缩系数；通过压力计测量的原始地层压力、井底压力和边界处的压力；通过试井解释方法获得裂缝渗透率和裂缝半长。

所述的压裂井多井系统试井分析方法，优选地，b中，低渗透油藏压裂井多井系统试井模型的建立过程如下：

部署多口压裂井的油藏，油藏为任意形状油藏，边界性质任意，油藏中采油井、注水井全部压裂，采油井和注水井的个数、位置、井距均任意，油藏中的流体为牛顿流体，油藏渗透率各向异性，同时考虑启动压力梯度的影响，建立低渗透油藏压裂井多井系统渗流物理模型和数学模型。

所述的压裂井多井系统试井分析方法，描述该物理模型的不稳定渗流的数学模型为：

地层流体渗流方程：

以及裂缝流体渗流方程：

设定方程(1)和(2)的如下条件：

初始条件

p(x,y,0)＝p

外边界条件

p(Γ

内边界条件

其中：K

所述的压裂井多井系统试井分析方法，优选地，由于利用常规的解析方法对低渗透油藏压裂井多井系统试井模型求解难度大，故采用有限元数值方法对方程式(1)和(2)进行求解，具体过程如下：

引入Galerkin有限元方法并应用Green-Gauss公式，可得式(1)的有限元方程：

其中，N

用三结点三角形单元对低渗透油藏压裂井多井系统试井模型进行剖分及离散，地层流体渗流单元积分表达式及其矩阵形式为：

其中：N

其中：K

对于裂缝内流体的渗流方程(2)，利用相同的方法建立其有限元方程，在建立地层流体及裂缝流体渗流单元有限元方程的基础上，通过合成能够得到油藏总体代数方程组矩阵表达式：

其中：

利用差分法对式(10)进行求解，可得到低渗透油藏压裂井多井系统井底压力随时间的变化规律，然后通过拉普拉斯变换和Stethfest反演方法并考虑井筒储集效应和表皮效应的影响，最后绘制低渗透油藏压裂井多井系统试井模型曲线。

本发明第二方面提供一种压裂井多井系统试井分析装置，包括：

第一处理单元，用于确定低渗透油藏压裂井多井系统试井模型计算所需的地层、流体、压裂的相关参数；

第二处理单元，用于基于a中的相关参数，建立低渗透油藏压裂井多井系统试井模型；

第三处理单元，用于对b中的低渗透油藏压裂井多井系统试井模型进行分析，得到低渗透油藏压裂井多井系统试井模型曲线。

本发明第三方面提供一种计算机存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述压裂井多井系统试井分析方法的步骤。

本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：

1、本发明提供了一种定量化、可操作性强、精度高的压裂井多井系统不稳定渗流数学模型，可在任意形状油藏中考虑启动压力梯度影响，并且采用有限元数值方法进行求解，获得了井底压力随时间的变化规律，并通过拉普拉斯变换和Stethfest反演考虑了井筒储集效应及表皮效应对井底压力的影响。

2、本发明在模拟计算的过程中，应用等效阻力法对裂缝尺寸进行了相应的放大，在保证精度的范围内能够大大简化计算量。

3、本发明为压裂井多井系统试井分析及资料解释提供了理论基础，对于认识低渗透油藏压裂井多井系统压力动态具有重要的意义。

附图说明

图1是本发明中压裂井多井系统示意图；

图2是本发明中压裂井多井系统试井典型曲线。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本具体实施方式提供一种低渗透油藏压裂井多井系统试井分析方法，包括如下步骤：

a确定低渗透油藏压裂井多井系统试井模型计算所需的地层、流体、压裂的相关参数；

b基于a中的相关参数，建立低渗透油藏压裂井多井系统试井模型；

c对b中的低渗透油藏压裂井多井系统试井模型进行分析，得到低渗透油藏压裂井多井系统试井模型曲线。

本具体实施方式中，优选地，a中，相关参数包括：通过室内试验测得的地层渗透率、油藏孔隙度、启动压力梯度、流体粘度、综合压缩系数和流体压缩系数；通过压力计测量的原始地层压力、井底压力和边界处的压力；通过试井解释方法获得的裂缝渗透率和裂缝半长。

本具体实施方式中，优选地，b中，低渗透油藏压裂井多井系统试井模型的建立过程如下：

部署多口压裂井的油藏，油藏为任意形状油藏，边界性质任意，油藏中采油井、注水井全部压裂，采油井和注水井的个数、位置、井距均任意，油藏中的流体为牛顿流体，油藏渗透率各向异性，同时考虑启动压力梯度的影响，建立低渗透油藏压裂井多井系统渗流物理模型和数学模型，如图1所示。

描述该物理模型的不稳定渗流的数学模型为：

地层流体渗流方程：

以及裂缝流体渗流方程：

设定方程(1)和(2)的如下条件：

初始条件

p(x,y,0)＝p

外边界条件

p(Γ

内边界条件

其中：K

本具体实施方式中，优选地，由于利用常规的解析方法对低渗透油藏压裂井多井系统试井模型求解难度大，故采用有限元数值方法对方程式(1)和(2)进行求解，具体过程如下：

引入Galerkin有限元方法并应用Green-Gauss公式，可得式(1)的有限元方程：

其中，N

用三结点三角形单元对低渗透油藏压裂井多井系统试井模型进行剖分及离散，地层流体渗流单元积分表达式及其矩阵形式为：

其中：N

其中：K

C

对于裂缝内流体的渗流方程(2)，利用相同的方法建立其有限元方程，在建立地层流体及裂缝流体渗流单元有限元方程的基础上，通过合成能够得到油藏总体代数方程组矩阵表达式：

其中：

利用差分法对式(10)进行求解，可得到低渗透油藏压裂井多井系统井底压力随时间的变化规律，然后通过拉普拉斯变换和Stethfest反演方法并考虑井筒储集效应和表皮效应的影响，最后绘制低渗透油藏压裂井多井系统试井模型曲线，如图2所示。

从图2中可以看出，在圆形封闭油藏中，低渗透油藏压裂井多井系统试井模型曲线可以划分为6个流动阶段：井筒储集阶段(Ⅰ)、裂缝线性流动阶段(Ⅱ)、裂缝和地层双线性流动阶段(Ⅲ)、地层线性流动阶段(Ⅳ)、邻井影响阶段(Ⅴ)和拟稳定流动阶段(Ⅵ)。井筒储集阶段(Ⅰ)结束后，流体首先沿裂缝流向井筒，表现为裂缝线性渗流的特征，裂缝线性流动阶段(Ⅱ)时间特别短。裂缝线性流动阶段(Ⅱ)结束后，出现裂缝和地层双线性流动阶段(Ⅲ)，在压力和压力导数曲线上，表现为斜率为1/4的直线。接下来是地层线性流动阶段(Ⅳ)，在压力和压力导数曲线上表现为斜率为1/2的直线。当压力传播到邻井，出现邻井影响阶段(Ⅴ)，在压力和压力导数曲线上表现出邻井的影响。当压力传播到边界后，会发生边界的影响，在圆形封闭油藏中会出现拟稳定流动阶段(Ⅵ)。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。