[發明專利]一種自噴頁巖氣試氣工作制度的優化方法及系統

有效

• 申請號: 202110994924.8
• 申請日: 2021-08-27
• 公開（公告）號: CN113586044B
• 公開（公告）日: 2023-07-28
• 發明（設計）人: 李耀華;徐興友;劉衛彬;陳珊;白靜
• 申請（專利權）人: 中國地質調查局油氣資源調查中心
• 主分類號: E21B49/00
• 分類號: E21B49/00
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司 11127
• 代理人: 韓蕾;姚亮

本發明提供了一種自噴頁巖氣試氣工作制度的優化方法及系統。該方法包括：構建適用于目標井的地層壓力確定模型，所述地層壓力確定模型為地層壓力關于產氣量、原始地層壓力、井底流壓的計算模型；在壓裂返排試氣初期，獲取不同試氣油嘴尺寸工作制度下不同生產時間的產量數據以及井底流壓數據；獲取目標井的原始地層壓力；基于獲取的不同試氣油嘴尺寸工作制度下不同生產時間的產量數據以及井底流壓數據、目標井的原始地層壓力，利用井底流壓的計算模型，確定各試氣油嘴尺寸工作制度下的地層壓力變化；基于各試氣油嘴尺寸工作制度下的地層壓力變化，確定最優試氣油嘴尺寸工作制度。

技術領域

本發明涉及頁巖氣開發技術領域，特別涉及一種近自噴頁巖氣試氣工作制度的優化方法及系統。

背景技術

頁巖氣井試氣工作制度種類很多，通常根據試氣目的、生產階段、生產方式的不同，試氣工作制度差異較大。通常試氣工作的主要目的分為兩類：氣藏產能評價和地層屬性評價，而頁巖氣井產能階段通常分為初期產能階段、穩產階段和產能遞減階段，而生產方式又可分為自噴、氣舉、抽汲等多種類型。

自噴頁巖氣井的壓裂返排初期返排流體流動的最大特點可總結為如下三點：第一是人工裂縫會經歷從裂縫不穩定擴張到穩定閉合的階段；第二是人工裂縫網絡內流體流動狀態處于不穩定狀態，即裂縫導流的邊界條件、有效裂縫半長和注壓裂液后的地層壓力是隨時間而非規律性變化的；第三，裂縫內流體相態是天然氣、壓裂液和地層水的氣液兩相共存，隨著壓裂返排，返排液中地層水占比不斷增大。

因此，在自噴頁巖氣井壓裂返排初期，對于以產能評價為試氣目的試氣工作制度，存在一個關鍵問題直接制約著試氣工作制度的決策：在自噴式生產的前提下，如何利用-地層壓力-生產壓差和油嘴尺寸的匹配關系來確定壓裂返排初期合理優化頁巖氣的穩產高產工作制度。

而解決這個問題的核心，就是在更換不同油嘴尺寸的試氣工作前提下，提出一種合理有效的地層壓力和生產壓差現場實時計算方法。對于自噴頁巖氣井，生產壓差和井底流壓匹配不同尺寸的油嘴共同決定了頁巖氣產能的高低和持續性。所謂的自噴頁巖氣井返排初期產能評價工作制度現場優化方法，實質就是一種現場的、實時的、動態的地層壓力和生產壓差計算方法，能夠有效計算不同油嘴尺寸下頁巖氣產能的穩定性，最終合理優化出一套針對測試井的穩產高產的試氣工作制度。

目前，常見的頁巖氣試氣工作制度的優化技術分為三大類：

1、以穩定滲流分析為主的方法；

1935年Rawlins等提出評價氣井產能的穩定試井方法，1959年Katz等奠定修正等時試井分析的基礎，這些方法一直沿用至今。針對礦場簡化分析的需求，以及特殊類型氣藏的復雜地質情況，后續研究又形成了一些補充方法。該類方法在應用時至少需要一個穩定生產制度的壓力、產量數據，評價結果代表氣井當時的“穩定”產能。

若儲層低滲、強非均質性導致氣井產能遞減顯著，方法適用性將變差。盡管可采用不同時間點穩定滲流分析結果來表征氣井產能的變化，但需要較多時間點的測試資料，在早期預測氣井產能不穩定特征的能力相對較弱。

2、產量遞減分析方法；

在理論核心層面，生產數據遞減分析方法與氣井無阻流量遞減分析方法有一定相似性，針對前者已有較多研究成果。1945年Arps提出指數遞減、雙曲遞減及調和遞減分析模型，1980年Fetkovich在前人研究定壓生產試井模型成果的基礎上形成了適用范圍更廣的產量遞減分析圖版，1991年Blasingame等考慮產量、壓力同時遞減的普遍現象重新制作了分析圖版，1998年Agarwal等針對有限導流和無限導流垂直裂縫井繪制了遞減分析圖版。

該類方法主要用于評價生產井有效控制范圍和動用儲量，雖然在一定程度上也能預測氣井產能的變化，但需要較長時間的生產數據，不太適合早期預測。

3、壓力不穩定試井方法；