[發明專利]一種頁巖氣藏分段多簇壓裂水平井產量預測方法

有效

• 申請號: 201710866653.1
• 申請日: 2017-09-22
• 公開（公告）號: CN107622328B
• 公開（公告）日: 2019-11-05
• 發明（設計）人: 胡永全;蒲謝洋;趙金洲;任嵐;傅成浩;劉映玥
• 申請（專利權）人: 西南石油大學
• 主分類號: G06Q10/04
• 分類號: G06Q10/04;G06Q50/02;G06F17/50;E21B43/26
• 代理公司: 北京中索知識產權代理有限公司 11640
• 代理人: 房立普

1.一種頁巖氣藏分段多簇壓裂水平井產量預測方法，其特征在于，本方法包括以下步驟：

S1：建立地層均質等厚、壓裂N段、初始氣藏壓力均勻分布的頁巖氣藏物理模型，包括頁巖納米孔隙物理模型、不同氣體運移機制的流動模型；

S2：根據頁巖氣多重運移機制、質量守恒定律和達西定律推導得到頁巖氣藏表觀滲透率；

S3：基于物理模型，根據氣體在地層中的滲流規律和壓力疊加原理，得到所有裂縫網格流量對氣藏中任意點產生的總壓降與裂縫網格流量關系式；

S4：基于物理模型，根據氣體在裂縫中的流動關系以及裂縫與地層之間的邊界耦合關系，得到氣藏-裂縫耦合流動方程；

S5：根據矩陣分析方法，將氣藏-裂縫耦合流動方程改寫為矩陣形式；

S6：采用高斯-賽德爾數值迭代算法計算步驟S5得到的氣藏-裂縫耦合流動方程，得到該分段多簇壓裂水平井的產量；

所述步驟S2中頁巖氣藏表觀滲透率計算式為：

式中：μ為氣體粘度，mPa·s；R為氣體常數，8.314J/(mol·K)；T為溫度，K；Mg為氣體分子摩爾質量，kg/mol；Z為壓縮因子，無因次；p為壓力，Pa；D_p為孔面積分形維數，無因次；D_max為最大孔隙直徑，m；D_min為最小孔隙直徑，m；D_t為迂曲度分形維數，無因次；L₀為沿著流動方向孔隙特征長度，m；φ為孔隙度，無因次；α為稀薄氣體效應系數，無因次；b為滑脫因子，無因次；D為孔隙直徑，m；C_g為壓縮系數，MPa^-1；p_L為朗格繆爾壓力，MPa；d_m為甲烷分子直徑，m；D_B為表面擴散系數，m²/s；N_A為阿伏伽德羅常數，6.022×10²³mol^-1；K_n為努森數，無因次；ε_H為滑移流權重因子，無因次；ε_N為努森擴散權重因子，無因次。

2.根據權利要求1所述的一種頁巖氣藏分段多簇壓裂水平井產量預測方法，其特征在于，所述步驟S1中地層均質等厚：地層俯視面為矩形，該矩形具有四條閉合且等壓的邊界，所述矩形的長為x_e，所述矩形的寬為y_e；所述壓裂N段，每段m簇裂縫，所有裂縫完全貫穿地層，每條裂縫離散為2n份，每翼n份；所述初始氣藏壓力均勻分布，水平井筒為無限導流，氣藏中為單相氣體流動，流體僅通過裂縫流入井筒。

3.根據權利要求1所述的一種頁巖氣藏分段多簇壓裂水平井產量預測方法，其特征在于，所述S3中所有裂縫網格流量對氣藏中任意點產生的總壓降與裂縫網格流量關系式為：

式中：p_int為原始地層壓力，MPa；p(x,y,z,t)為地層中任意點壓力，MPa；p_sc為標準狀況下的壓力，MPa；q(k,l,j,i,t)為裂縫網格流量，m³/d；h為儲層厚度，m；T_sc為標準狀況下的溫度，K；t為時間，d；x_w，y_w，z_w為裂縫網格中心坐標，m；C_t為綜合壓縮系數，MPa^-1；

其中綜合壓縮系數的計算式為：

式中：c_m為巖石壓縮系數，MPa^-1；ρ_g(p_ST,T_ST)為地面狀態下氣體密度kg/m³；ρ_b為頁巖密度，kg/m³；V為單位質量巖石標準吸附氣量，m³/kg；ρ_g為地層狀態下氣體密度kg/m³；V_L為朗格繆爾體積，m³/kg。