页岩气井产能评价预测方法
【专利摘要】本发明公开了一种页岩气井产能评价预测方法，包括以下步骤：得到单相渗流数学模型的微分方程表达式，对微分方程求解并采用压力形式表示，得渗流速度、产量公式，通过对生产数据拟合来确定产能方程，整理前面推导的产量公式，得到页岩气水平井分段压裂产量公式，从页岩气产量公式可知需要知道边界压力 pe ，由于页岩气有吸附解吸的影响，需要对偏差系数进行了修正，得到页岩气藏的地层压力。该预测方法针对页岩气解吸、扩散特点，分别对页岩直井和水平井进行了产能方程推导，从而建立页岩气产能评价方法，得到精确的产能预测，提高了经济效率。
【专利说明】页岩气井产能评价预测方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种方法，尤其是涉及一种页岩气井产能评价预测方法，属于页岩气 勘探领域。
【背景技术】
[0002] 页岩气是赋存于富有机质泥页岩及其夹层中，W吸附和游离状态为主要存在方式 的非常规天然气，成分W甲焼为主，与"煤层气"、"致密气"同属一类。页岩气的形成和富集 有着自身独特的特点，往往分布在盆地内厚度较大、分布广的页岩姪源岩地层中。页岩气很 早就已经被人们所认知，但采集比传统天然气困难，随着资源能源日益匿乏，作为传统天然 气的有益补充，人们逐渐意识到页岩气的重要性。页岩气W吸附状态（大约50% )存在于 干酪根、粘±颗粒及孔隙表面，极少量W溶解状态储存于干酪根、渐青质及石油中天然气也 存在于夹层状的粉砂岩、粉砂质泥岩、泥质粉砂岩、甚至砂岩地层中为天然气生成之后，在 源岩层内的就近聚集表现为典型的原地成藏模式，与油页岩、油砂、地渐青等差别较大。与 常规储层气藏不同，页岩既是天然气生成的源岩，也是聚集和保存天然气的储层和盖层。因 此有机质含量高的黑色页岩、高碳泥岩等常是最好的页岩气发育条件。
[0003] 页岩亦属致密岩石，故也可归入致密气层气。它起始于阿己拉契亚盆地的泥盆系 页岩，为暗褐色和黑色，富有机质，可大量生气。储集空间W裂缝为主并可W吸附气和水溶 气形式赋存，为低（负）压、低饱和度（30%左右），因而为低产。但在裂缝发育带可获较高 产量，井下爆炸和压裂等改造措施效果也好。页岩气开发具有开采寿命长和生产周期长的 优点一大部分产气页岩分布范围广、厚度大，且普遍含气，使得页岩气井能够长期地稳定 产气。但页岩气储集层渗透率低，开采难度较大。随着世界能源消费的不断攀升，包括页岩 气在内的非常规能源越来越受到重视。美国和加拿大等国已实现页岩气商业性开发。过去 十年内，页岩气已成为美国一种日益重要的天然气资源，同时也得到了全世界其他国家的 广泛关注。2000年，美国页岩气产量仅占天然气总量的1% ;而到2010年，因为水力压裂、 水平钻井等技术的发展，页岩气所占的比重已超过20%。致密气藏与页岩气藏的渗流基础 相同，区别在于致密气井将吸附水膜的流动阻力考虑为启动压力梯度，而页岩气井中的解 吸一扩散气体则为页岩气井产量补充量。在页岩气的前期勘测中，需要对页岩气的产能做 出精确的预测判断，而传统的预测方法预测的误差大，导致对页岩气井的投入和获得的收 益达不到设计要求，造成严重的经济损失。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的在于克服上述现有预测方法预测的误差大，导致对页岩气井的投入 和获得的收益达不到设计要求，造成严重的经济损失的问题，设计了一种页岩气井产能评 价预测方法，该预测方法针对页岩气解吸、扩散特点，分别对页岩直井和水平井进行了产能 方程推导，从而建立页岩气产能评价方法，得到精确的产能预测，提高了经济效率，解决了 现有预测方法预测的误差大，导致对页岩气井的投入和获得的收益达不到设计要求，造成 严重的经济损失的问题。
[0005] 本发明的目的通过下述技术方案实现；页岩气井产能评价预测方法，包括W下步 骤：
[0006] 单相渗流数学模型的微分方程表达式如下公式（1)所示：
[0007]
【权利要求】
1.页岩气井产能评价预测方法，其特征在于，包括以下步骤： 单相渗流数学模型的微分方程表达式如下公式（1)所示：
(1) 对微分方程求解并采用压力形式表示，得渗流速度、产量公式：
M笙溫缩帘7堆导.产骨公才加下所元
. 渗流速度 （2) 产量公式 （3) 体积系数 （4) 式中：qxs。--X处在标准状态下的质量流量，kg/d ; k-气层有效渗透率，10_3 μ m2 ; h-气层有效厚度，m ; μ -气体有效粘度，mPa · s ; Z-偏差系数，无因次； P g__标准状况下的气体密度，kg/m3 ; ye一裂缝半长，m ; X-距井眼任意距离，m; L一裂缝宽度，m ; N-裂缝条数； Xe一射孔段长度，m。 由公式（3)和公式（5)有：
对公式（6)整理、化简可得： Αψ, + Αψ-, = Aq^. + Bq~. ( 7 ) 其中：
通过对生产数据拟合来确定产能方程，整理前面推导的产量公式￠)，页岩气水平井分 段压裂产量公式为如下表达形式：
从页岩气产量公式可知需要知道边界压力P6 (即地层压力Pt)，由于页岩气有吸附解吸 的影响，需要对偏差系数进行了修正，修正公式如（13)所示：
(13) 得到页岩气藏的地层压力：
Π 4)
2.根据权利要求1所述的页岩气井产能评价预测方法，其特征在于， 在模型计算过程中，涉及到一些相关参数的确定，在这里对其关参数进行说明： (1) 平均地层压力 平均地层压力常采用面积加权求得：
(15) 因为从供给边界到井底，地层中的压力降落并不是线性分布，而是按对数关系分布的， 压力主要在井底附近消耗，其他大部分渗流面积的压力是与供给边界压力接近的，故：
(16) (2) 井底流压 当气液比小于2000时，井底流压不再适合用单相管流模型计算，而应考虑采用气液两 相流管流模型计算，实际的页岩气井的产水时间是较长的，除压裂施工滤失水外，还有部分 的可动水流入井筒，根据大量的实验数据反算出了持液率和两相摩擦阻力系数，得出了完 全经验性质的压力梯度计算公式，如公式（17)所示，
式中：Λ H-垂直管深度增量，m ; Λ P--Λ H上的压力增量，MPa ; P m一气液混合物密度，kg/m3 ; g-重力加速度，m/s2 ; fm-两相摩阻系数，无因次； qf_产液量，m3/d ; d-油管内径，m ; Mt-密度流量，kg/m3 ; 用长度迭加法对式（17)计算，当计算出的ΛΗ与实际间的误差满足精度，便可得到井 底流压。
【文档编号】E21B49/00GK104389594SQ201410536314
【公开日】2015年3月4日 申请日期:2014年10月13日 优先权日:2014年10月13日
【发明者】杨波, 罗迪, 张鑫, 胡述清, 刘欢, 吕国祥, 李其鑫, 黄勇斌 申请人:成都创源油气技术开发有限公司