质气藏压裂水平井裂缝参数的方法，其特征在于，包括以下步骤： 1) 分别收集储层物性、流体性质、水平井筒、支撑剂性质的参数； 2) 按横向渗透率分布情况，将非均质气藏沿水平井筒长度方向划分成至少两个均质的 渗流带，所述渗流带含有人工裂缝； 3) 建立含有人工裂缝渗透带的压裂裂缝物理模型及裂缝参数评价的数学模型； 4) 修正步骤3)中裂缝内高速非达西流动的有效渗透率； 5) 建立裂缝高速非达西流的裂缝产量模型，建立非均质气藏压裂水平井裂缝参数的设 计图版； 6) 确定低渗透非均质气藏压裂水平井裂缝参数。2. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤1)中，所述储层物性、流体性质、水 平井筒、支撑剂性质的参数包括：气藏厚度、宽度，各渗透带渗透率、长度；气体粘度、偏差 因子、相对密度；储层温度、平均压力、拟稳态时产量及水平井井筒压力；初始支撑渗透率。3. 如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述步骤2)将非均质气藏沿水平井筒长度 方向划分成至少两个均质的渗透带的方法为：根据储层在水平井筒长度方向上渗透率的差 异，将渗透率相等的储层划分成同一个渗透带，渗透率低的视为阻碍气体流动的隔层。4. 如权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤3)所述的建立含有人工裂缝渗透带的 压裂裂缝物理模型及裂缝参数评价的数学模型的方法包括以下步骤： a、 将非均质气藏压裂水平井看作很多相似的均质渗透带组成，每个渗流带均关于水 平井筒和裂缝呈对称关系，以第1个渗流带中四分之一为研究对象，将裂缝等分为nw个小 段； b、 基于基质流动方程，计算裂缝中任意两点之间的流动压差，利用直接边界元法，由于 nw小段点源影响，气藏与第i小段点源拟稳态压降为：气藏与第j小段点源拟稳态压降为：第i段和第j段的拟稳态压降相减，当i = l，j = 2时，得裂缝中第1段和第2段流动 压降为：式中：ΔΡμ、ΔΡμ分别为气藏与第i小段和第j小段的拟稳态压降，为基于 基质流动的第2小段和第1小段的流动压降，单位为MPa ; α = 774. 6 ; μ为气体粘度，单 位为mPa. s ;Ζ为气体偏差因子；T为气藏温度，单位为K ;knl为第1渗透带基质渗透率，单位 为mD ;h为气藏厚度，单位为m ;nw为半长裂缝等分的段数；α [〇1，W]]为第j段对第i段的 影响函数，w为观察点，〇为源点； C、基于裂缝内流动，计算裂缝中相邻小段的流动压差，针对裂缝内高速非达西流，将高 速非达西处理为达西流，根据达西定律得到裂缝内流动偏微分方程：通过第1段和第2段裂缝间流量为第2段至第nw段总的流量，则基于裂缝流动，第I 段和第2段流动压降为：式中：△ Pu +i为基于裂缝流动的第2小段和第1小段的流动压降，单位为MPa ;k 裂缝内考虑高速非达西流后有效渗透率，单位为mD UcinXcii^v别为第1点和第2点位置，单 位为m ; d、计算裂缝流量与裂缝参数间相互关系 将式（3)和式（5)相减，得到各段流量与裂缝参数间关系为：将各段流量、位置、裂缝半长、裂缝导流能力、支撑剂规模无因次化得到裂缝各段流量与裂缝参数间的无因次关系：式中，Bg为气体体积系数；q Dl为第i段裂缝无因次流量；p aTC和p wf分别为气藏平均压 力和水平井筒压力，单位为MPa ;xDl为第i段无因次位置；I分别为渗透带宽度和长度， 单位为m ;xf、wf分别为裂缝半长、裂缝宽度，单位为m ;k 为裂缝内考虑高速非达西流时的 有效渗透率，单位为mD山为裂缝穿透比；C f：te、Nlre分别为裂缝内考虑高速非达西流无因次 有效导流能力和有效支撑剂指数；v p、\分别为支撑剂支撑裂缝体积和渗透带体积，单位为 3 m ； 同理当i = 2, j = 3、i = 3, j = 4、…、i = nw-l，j = nw时，可得其余nw-2个相邻 裂缝段关系式，得nw-1个各段裂缝流量与裂缝参数无因次关系式，最后一个表达式为第I 段到水平井筒压降，即可得nw个线性方程组，求解nw段裂缝无因次流量与裂缝参数关系；每条裂缝无因次产量为所有裂缝段无因次流量和的4倍，整条裂缝无因次产量表达 式：? 式中：Jd为整条裂缝无因次产量指数。5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述步骤4)利用迭代方法，通过雷诺数修正 裂缝内有效渗透率，将高速非达西流处理为达西流，包括以下步骤： e、 假设初始雷诺数为Nfcl为零，根据裂缝有效渗透率与雷诺数关系，得初始裂缝有效渗 透率：式中：kf、kfel分别为支撑裂缝初始渗透率和初始有效渗透率，单位为mD ;Nfcl为假设初 始雷诺数，取值为零； f、 根据支撑剂指数表达式（式11)，代入初始裂缝有效渗透率，得初始有效支撑剂指 数：g、 在初始有效支撑剂指数Nlrel下，根据步骤3)建立的裂缝无因次流量与裂缝参数关 系，得到并对比不同无因次裂缝导流能力C ffel对应的裂缝总无因次流量指数J D，进而得到 最优无因次有效裂缝导流能力Cfttelcipt; h、 根据最优无因次有效裂缝导流能力Cffelcipt，计算得到初始最优裂缝半长和宽度：式中：xflcipt、Wflcipt*别为初始最优裂缝半长和裂缝宽度，单位为m ; i、 将无因次流量换算成裂缝实际产量，通过产量与裂缝宽度的关系式，得到井筒处气 体流速：式中：qg为裂缝总产量，单位为m3/d ;v为裂缝与井筒交汇处气体流速单位为m/s ;Aflcipt 为初始最优裂缝宽度下裂缝与井筒相交面面积，单位为m2; j、 根据雷诺数定义，计算新的有效雷诺数Nlte2:式中：β为多孔介质特征参数；P g为气体密度，单位为kg/m3; γ g为气体相对密度； m、η为常数，与支撑剂粒径有关； k、 对比假设雷诺数UP新的雷诺数Nfc2，如果两则相差在|Rel-R」彡ξ范围内，则得 到设计裂缝尺寸为所求裂缝尺寸，如果不在规定范围内，则将式（16)中雷诺数取新值Ν Κ?， 重新迭代，直到雷诺数在规定范围内。6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述步骤5)利用影响函数，求解裂缝产量， 并建立裂缝参数评价图版，包括以下步骤：将无限级数St用下式有限化：式中：yeD为渗透带纵横比，yeD= ye/xe 通过影响函数求解裂缝产量的数学模型，以纵横比^1= 1为例，得到不同有效支撑剂 指数NpeT，无因次裂缝产量指数随无因次裂缝导流能力变化关系的裂缝参数设计图版。7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述步骤6)确定低渗透非均质气藏压裂水 平井裂缝参数，包括以下步骤： l、 通过地质、测井资料解释结果，得到沿水平井筒长度方向上各渗透带渗透率U、渗透 带长度L1和宽度X ^ m、 在确定各渗透带纵横比y &/\的情况下，改变支撑剂规模，得到最优裂缝产量 随支撑剂规模变化关系图版；图版中裂缝产量增加发生平缓时的支撑剂规模为最优值，根 据各渗透带纵横比及其渗透率，利用该数学模型得到对应的支撑剂规模设计图版，确定各 渗透带中支撑剂的规模； η、在步骤1)获取的基础参数下，根据裂缝产量计算的数学模型，通过裂缝内高速非 达西流渗透率的修正，计算得到各渗透带修正后的支撑裂缝有效渗透率及有效支撑剂指数 NPe; 〇、根据纵横比和有效支撑剂指数，选择对应裂缝参数评价图版，进而得到最优裂缝产 能指数，对应的最优裂缝无因次导流能力Cffe，最后利用式（18)和式（19)确定最优裂缝长 度和裂缝宽度。
【专利摘要】本申请公开了确定低渗透非均质气藏压裂水平井裂缝参数的方法，包括：收集储层物性、流体性质、水平井筒、支撑剂性质的参数；按横向渗透率分布情况将非均质气藏沿水平井筒长度方向划分成至少两个均质的渗流带，所述渗流带含有人工裂缝；建立含有人工裂缝渗透带的压裂裂缝物理模型及裂缝参数评价的数学模型；修正裂缝内高速非达西流动的有效渗透率；求解考虑裂缝高速非达西流的裂缝产量模型，建立非均质气藏压裂水平井裂缝参数的评价图版；确定低渗透非均质气藏压裂水平井裂缝参数。本申请能够考虑低渗透气藏非均质性特征和压裂水平井裂缝中存在高速非达西流的综合影响，实现对低渗透非均质气藏压裂水平井各段裂缝参数和支撑剂规模的快速高效确定。
【IPC分类】E21B43/267, E21B49/00
【公开号】CN105350960
【申请号】CN201510889471
【发明人】曾凡辉, 郭建春, 柯玉彪
【申请人】西南石油大学
【公开日】2016年2月24日
【申请日】2015年12月7日...