考慮致密氣藏滲流機理的產能計算方法技術

本發明專利技術提供一種考慮致密氣藏滲流機理的產能計算方法，該方法包括：步驟1：建立考慮啟動壓力梯度的氣體滲流運動方程；步驟2：建立考慮壓敏效應的氣體滲流運動方程；步驟3：建立考慮壓敏效應和啟動壓力梯度的滲流方程；步驟4：流體在氣藏中的滲流用步驟3建立的滲流方程來描述，建立直井穩態產能方程；步驟5，根據形成的無限導流垂直裂縫，氣體在地層中的滲流用步驟1中建立的滲流方程來描述，建立壓裂直井穩態產能方程。該考慮致密氣藏滲流機理的產能計算方法能夠較為便捷的確定致密氣藏開發過程中氣井理論產能，能夠指導氣井配產，能夠定量的確定啟動壓力梯度和壓敏效應對產能的影響，對研究致密低滲透氣藏意義重大。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及油田開發
，特別是涉及到一種考慮致密氣藏滲流機理的產能計算方法。
技術介紹
致密氣是一種清潔能源，致密低滲透氣藏是滲透率小于0.1×10-3μm2(裂縫滲透率除外)的氣藏。勝利油田深層致密砂礫巖氣藏，物性差，屬于超低孔、低滲儲層，自然產能低。加快對致密低滲透氣藏的開發，不僅能大大降低我國能源的對外依賴度，同時也推動了我國能源結構的調整。致密低滲透氣藏氣體滲流機理較為復雜，傳統意義上的經典滲流規律不再適用于低滲透氣藏。低滲透氣藏中存在滲流的非線性和流態的多變性，流體滲流不僅需要克服啟動壓力梯度，同時氣體滲流還要受制于應力敏感效應影響。為此我們專利技術了一種新的考慮致密氣藏滲流機理的產能計算方法，解決了以上技術問題。
技術實現思路
本專利技術的目的是提供一種針對低滲致密氣藏考慮啟動壓力梯度和壓敏效應的，考慮致密氣藏滲流機理的產能計算方法。本專利技術的目的可通過如下技術措施來實現：考慮致密氣藏滲流機理的產能計算方法，該考慮致密氣藏滲流機理的產能計算方法包括：步驟1：建立考慮啟動壓力梯度的氣體滲流運動方程；步驟2：建立考慮壓敏效應的氣體滲流運動方程；步驟3：聯立步驟1和步驟2的結果建立考慮壓敏效應和啟動壓力梯度的滲流方程；步驟4：流體在氣藏中的滲流用步驟3建立的滲流方程來描述，建立直井穩態產能方程；步驟5，根據形成的無限導流垂直裂縫，氣體在地層中的滲流用步驟1中建立的滲流方程來描述，建立壓裂直井穩態產能方程。本專利技術的目的還可通過如下技術措施來實現：在步驟1中，建立的考慮啟動壓力梯度的氣體滲流運動方程為：式中，v為滲流速度，cm/s；K為滲透率，μm2；μ為流體粘度，mPa·s；p為壓力，0.1MPa；λ為啟動壓力梯度，常數，0.1MPa/cm；可將式(1)變形為式(2)：在步驟2中，應力敏感系數m的定義，見式(3)：式中，m為應力敏感系數，1/0.1MPa；K為滲透率，μm2；p為壓力，0.1MPa；對(3)式積分得式(4)：式中，Ki為初始滲透率，μm2；pi為初始壓力，0.1MPa；得考慮壓敏效應的氣體滲流運動方程，見式(5)：式中，v為滲流速度，cm/s；μ為流體粘度，mPa·s；將上式變形得式(6)：在步驟3中，將式(4)代入式(1)得到考慮啟動壓力梯度和壓敏效應的氣體滲流運動方程，見式(7)：將上式變形得式(8)：在步驟4中，對氣藏條件做如下假設:①均質、等厚、各向同性圓形氣藏中心一口井以定產量生產；②產層全部打開，流體徑向流入井內；③孔隙介質均勻，各向同性；④地層巖石微可壓縮，且壓縮系數為常數，但其壓縮可引起地層滲透率的顯著變化；⑤流體黏度為常數，且流體在氣藏中的滲流符合低速非達西滲流，變啟動壓力梯度引起的壓力降與地層壓力有關；⑥忽略重力和毛管力影響；⑦流體在地層中流動為等溫流動；推導形成直井穩態產能方程。在步驟4中，氣體徑向流符合式(9)：其中，r是徑向斷面半徑，m；因為：pi＝pe(10)式中，pe為供給壓力，0.1MPa；所以，式(9)可寫為式(11)：根據流量等于滲流速度和相應的截面積的乘積可得滲流速度的表達式，見式(12)：式中，Q為儲層條件下的流量，cm3/s；r為半徑，cm；h為儲層厚度，cm；地面標準狀況下的流量與地層條件下的流量的關系為式(13)：Q＝BgQsc(13)式中，Bg為氣體體積系數，無因次；Qsc為標準狀況下的氣體體積流量，cm3/s；式中，psc為標準狀況下的壓力，等于0.1MPa；Tsc為標況下的溫度，等于20℃；Zsc、Z分別為標況下的氣體壓縮因子，儲層條件下的氣體壓縮因子，無因次；T是溫度；將式(13)和式(14)代入式(12)得式(15)：將式(15)代入式(11)得式(16)：將上式分離變量并積分，見式(17)：式中，分別為平均壓力下的氣體壓縮因子和粘度；由于無法獲得p與r的函數關系，采用常規的積分方法無法求解，采用近似平均壓力近似計算，見式(18)：Re地層外邊界供給半徑，m；Rw油井半徑，m；Pwf井底流壓MPa；對式(17)積分得考慮壓敏效應和啟動壓力梯度的氣井產能方程，見式(19)：根據假設條件對上式進行化簡或用與上面相同的思路進行推導，可得：只考慮啟動壓力梯度的氣井產能方程，見式(20)：只考慮壓敏效應的氣井產能方程，見式(21)：不考慮壓敏效應和啟動壓力梯度的氣井產能方程，見式(22)：在步驟5中，設儲層厚度為h,縫長為Lf，縫寬為c，保角變換時看做c＝0，產層滲透率為K,由于將裂縫視為無限導流能力，裂縫壓力為井底流壓pwf，泄氣半徑為re，對應的壓力為pe；對壓裂氣井建立x-y坐標系，垂直裂縫用線段表示，利用式(23)進行保角變換：Z＝LfcoshZ′(23)式中，Z＝x+iy，Z＝x′+iy′，則式(23)可以變換為式(24)和式(25)：x＝Lfcoshx′cosy′(24)y＝Lfsinhx′siny′(25)取保角變換后轉化成x'-y'坐標系上簡單的單向流，建立考慮壓敏效應和啟動壓力梯度的滲流方程，見式(26)：對上式積分得式(27)：Xe’為泄流半徑經保角變換后在x軸上對應的值；對上式右邊第二項進行平均壓力法近似后，得式(28)：當x′e適當大時，存在式(29)：將式(29)代入式(28)，得為致密低滲透氣藏考慮壓敏效應和啟動壓力梯度的壓裂直井產能方程，見式(30)：根據假設條件對上式進行化簡或用與上面相同的思路進行推導，可得：只考慮啟動壓力梯度的壓裂氣井產能方程，見式(31)：只考慮壓敏效應的壓裂氣井產能方程，見式(32)：不考慮壓敏效應和啟動壓力梯度的氣井產能方程，見式(33)：本專利技術中的考慮致密氣藏滲流機理的產能計算方法，涉及低滲致密氣藏考慮啟動壓力梯度和壓敏效應的壓裂直井產能計算方法。采取直井壓裂等技術可實現對致密低滲透氣藏經濟有效的開發。所以以考慮致密低滲透氣藏滲流特征的滲流方程為基礎建立壓裂直井產能方程對氣井產能的正確預測并提高采收率具有重要的意義，對實現此類氣藏的有效規模開發具有重要意義，對天然氣的穩定生產起到重要的支撐作用。本專利技術能夠較為便捷的確定致密氣藏開發過程中氣井理論產能，能夠指導氣井配產，能夠定量的確定啟動壓力梯度和壓敏效應對產能的影響，從而可以衡量一些較為合理的生產壓差，同時采取相應的措施減少壓敏效應和啟動壓力梯度對產能的影響，為提高采收率做出一定的貢獻。附圖說明圖1為本專利技術的考慮致密氣藏滲流機理的產能計算方法的一具體實施例的流程圖；圖2為利用本專利技術的一具體實施例中x-y坐標系上的壓裂直井的示意圖；圖3為利用本專利技術的一具體實施例中x'-y'坐標系上的壓裂直井的示意圖；圖4為利用本專利技術的一具體實施例中考慮致密氣藏滲流機理的產能計算方法定量的描述啟動壓力和壓敏效應對氣井產能的影響的示意圖。具體實施方式為使本專利技術的上述和其他目的、特征和優點能更明顯易懂，下文特舉出較佳實施例，并配合附圖所示，作詳細說明如下。如圖1所示，圖1為本專利技術的考慮致密氣藏滲流機理的產能計算方法的流程圖。在步驟101，建立考慮啟動壓力梯度的氣體滲流運動方程。該方程為：式中，v為滲流速度，cm/s；K為滲透率，μm2；μ為流體粘度，mPa·s；p為壓力，0.1MPa；λ為啟動壓力梯度本文檔來自技高網...

【技術保護點】
考慮致密氣藏滲流機理的產能計算方法，其特征在于，該考慮致密氣藏滲流機理的產能計算方法包括：步驟1：建立考慮啟動壓力梯度的氣體滲流運動方程；步驟2：建立考慮壓敏效應的氣體滲流運動方程；步驟3：聯立步驟1和步驟2的結果建立考慮壓敏效應和啟動壓力梯度的滲流方程；步驟4：流體在氣藏中的滲流用步驟3建立的滲流方程來描述，建立直井穩態產能方程；步驟5，根據形成的無限導流垂直裂縫，氣體在地層中的滲流用步驟1中建立的滲流方程來描述，建立壓裂直井穩態產能方程。

【技術特征摘要】
1.考慮致密氣藏滲流機理的產能計算方法，其特征在于，該考慮致密氣藏滲流機理的產能計算方法包括：步驟1：建立考慮啟動壓力梯度的氣體滲流運動方程；步驟2：建立考慮壓敏效應的氣體滲流運動方程；步驟3：聯立步驟1和步驟2的結果建立考慮壓敏效應和啟動壓力梯度的滲流方程；步驟4：流體在氣藏中的滲流用步驟3建立的滲流方程來描述，建立直井穩態產能方程；步驟5，根據形成的無限導流垂直裂縫，氣體在地層中的滲流用步驟1中建立的滲流方程來描述，建立壓裂直井穩態產能方程。2.根據權利要求1所述的考慮致密氣藏滲流機理的產能計算方法，其特征在于，在步驟1中，建立的考慮啟動壓力梯度的氣體滲流運動方程為：v=-Kμ(1-λ|▿p|)▿p▿p≥λv=0▿p<λ---(1)]]>式中，v為滲流速度，cm/s；K為滲透率，μm2；μ為流體粘度，mPa·s；p為壓力，0.1MPa；λ為啟動壓力梯度，常數，0.1MPa/cm；可將式(1)變形為式(2)：▿p=-(μKv-λ)---(2)]]>3.根據權利要求2所述的考慮致密氣藏滲流機理的產能計算方法，其特征在于，在步驟2中，應力敏感系數m的定義，見式(3)：m=1K∂K∂p---(3)]]>式中，m為應力敏感系數，1/0.1MPa；K為滲透率，μm2；p為壓力，0.1MPa；對(3)式積分得式(4)：K=Kie-m(pi-p)---(4)]]>式中，Ki為初始滲透率，μm2；pi為初始壓力，0.1MPa；得考慮壓敏效應的氣體滲流運動方程，見式(5)：v=-Kie-m(pi-p)μ▿p---(5)]]>式中，v為滲流速度，cm/s；μ為流體粘度，mPa·s；將上式變形得式(6)：▿p=-μKie-m(pi-p)v---(6)]]>4.根據權利要求3所述的考慮致密氣藏滲流機理的產能計算方法，其特征在于，在步驟3中，將式(4)代入式(1)得到考慮啟動壓力梯度和壓敏效應的氣體滲流運動方程，見式(7)：v=-Kie-m(pi-p)μ(▿p-λ)---(7)]]>將上式變形得式(8)：▿p=-μKie-m(pi-p)v+λ---(8)]]>5.根據權利要求4所述的考慮致密氣藏滲流機理的產能計算方法，其特征在于，在步驟4中，對氣藏條件做如下假設:①均質、等厚、各向同性圓形氣藏中心一口井以定產量生產；②產層全部打開，流體徑向流入井內；③孔隙介質均勻，各向同性；④地層巖石微可壓縮，且壓縮系數為常數，但其壓縮可引起地層滲透率的顯著變化；⑤流體黏度為常數，且流體在氣藏中的滲流符合低速非達西滲流，變啟動壓力梯度引起...

【專利技術屬性】
技術研發人員：徐耀東，田同輝，谷建偉，張強，陳愷，王愛景，常澗峰，郭敏，靳利超，吳滿，李鈺，
申請(專利權)人：中國石油化工股份有限公司，中國石油化工股份有限公司勝利油田分公司勘探開發研究院，
類型：發明
國別省市：山東;37