低渗透非均质应力敏感储层压裂水平井产量预测方法
【技术领域】
[0001] 本申请属于油气田开发领域，具体地说，涉及一种低渗透非均质应力敏感储层压 裂水平井产量预测方法。
【背景技术】
[0002] 随着全球能源工业的快速发展和能源需求的与日倶增，越来越多的低渗透油气藏 投入开发利用，特低渗致密砂岩气藏等非常规油气资源成为人们关注的热点。水平井分段 压裂是特低渗透气藏增储上产和经济有效开发的关键技术之一。特低渗透气藏突出表现为 渗透率平面非均质性和存在启动压力梯度特点。同时，在特低渗透压裂水平井生产过程中， 随着地层压力不断下降，储层岩石的有效应力增加，导致不同尺度的气孔、溶蚀孔洞、孔隙 喉道发生收缩变形，引起储层的渗透率应力敏感效应。在对特低渗透致密气藏压裂水平井 非稳态产量经行预测时，必须综合考虑特低渗透致密气藏所特有的渗透率非均质性、启动 压力梯度和储层压力敏感效应等因素的综合影响。
[0003] 目前针对压裂水平井产量预测方法有势函数方法、裂缝离散法、格林函数法等，但 上述方法均没有同时考虑特低渗透气藏非均质性、特低渗透气藏流体流动时存在启动压力 梯度和压力下降时储层产生应力敏感效应的综合影响，与实际情况差异较大。
【发明内容】
[0004] 有鉴于此，本申请所要解决的技术问题是现有技术没有同时考虑低渗透气藏非均 质性、低渗透气藏流体流动时存在启动压力梯度和压力下降时储层产生应力敏感效应的综 合影响，与实际情况差异较大。
[0005] 为了解决上述技术问题，本申请公开了一种低渗透非均质应力敏感储层压裂水平 井产量预测方法，主要包括以下步骤：
[0006] 1)收集储层、流体、水平井筒的基本参数；
[0007] 2)将非均质气藏沿所述水平井筒的长度方向划分成至少两个渗流带，所述渗流带 含有人工裂缝；
[0008] 3)建立每一个所述渗流带的渗流单元模拟模型；
[0009] 4)建立至少两个所述渗流单元的渗流模拟模型；
[0010] 5)耦合各个所述渗流单元的渗流的模拟模型，计算非均质气藏压裂水平井的产 量；
[0011] 6)将时间离散化，重复步骤1~5,预测特低渗透应力敏感储层压裂水平井非稳态 产量。
[0012] 进一步的，所述步骤1)中，所述储层的基本参数包括:原地应力方向、储层厚度、储 层温度、孔隙度、渗透率、基质渗透率变形因子;所述流体的基本参数包括:气体粘度、气体 临界压力、气体偏差因子、气体临界温度;所述水平井筒的基本参数包括:水平井方位、水平 井井筒长度。
[0013] 进一步的，所述步骤2)具体为:根据储层在水平井筒长度方向上渗透率的差异，将 渗透率相同的储层划分成同一个含有人工裂缝渗透带的渗流带。
[0014] 进一步的，所述渗流单元的基本流动过程包括:基质线性流、当量井径向流和裂缝 内的线性渗流；以第1个条带基质中的第1个渗流单元为例计算渗流单元中各流动过程的阻 力。
[0015] 进一步的，所述步骤3)具体包括：
[0016] a、根据关系式：
计算I区线性流的阻力，式中：RUij为 第i渗透带中第j个渗流单元I区基质线性流阻力，单位为MPa2/((m3/d) · (mPa · s));T为气 藏温度，单位为K; Ts。为标准大气温度，单位为K; ps。为标准大气压，单位为MPa; Iij为第i渗透 带中第j条裂缝与上一条裂缝渗流距离，单位为m; Xf为裂缝半长，单位为m; Iu为第i渗透带基 质渗透率，单位为mD; h为储层厚度，单位为m;
[0017] b、根据关系式：
计算Π 区径向流阻力；式 中：Rnij为第i渗透带中第j个渗流单元当量井径向流阻力，单位为MPa2/((m3/d) · (mPa · s)); kfij为裂缝渗透率，单位为Dc; Wfij为裂缝宽度，单位为cm;
[0018] c、根据所述的I区线性流的阻力和Π 区径向流阻力，建立所述渗流带的渗流单元 的模拟模型。
[0019] 进一步的，所述步骤a中，所述关系式
，RUij = iKiij-
[0020] 根据气藏启动压力梯度下的基质线性流动流量与拟压力关系，得出公式：
[0022]根据拟压力定义，气体流过距离d时消耗的启动压力为Glj · d，将Glj · d定义为启 动压力PB;因此可做以下转化：
[0024]式中：WuijJdij分别为I区基质线性流外拟压力和内拟压力，为流体 流过长度为ClijI区基质的启动拟压差，单位为MPa2AmPa · ShGij为I区基质的启动压力梯 度，单位为MPa/m; dij为I区基质线性流长度，单位为m; qi j为流量，单位为m3/d; Xf为裂缝半 长，单位为m; ki为第i渗透带基质渗透率，单位为mD; h为储层厚度，单位为m; T为气藏温度， 单位为K; Ts。为标准大气温度，单位为K; ps。为标准大气压，单位为MPa。
[0025] 进一步的，所述步骤b中：
[0026]根据同一个渗流单元内，I区和II区边界位置处的压力相等，I区线性流的内压即 为Π 区径向流的外压，则径向流流量与压差关系式为：
[0028] 式中Awfij为Π 区径向流内拟压力，单位为MPa2/(mPa · s);rwij为当量井半径，单 位为m;
[0029] 所述当量直井的半径5通过当量井径模型求取，具体为：
[0030] 通过建立裂缝产量和直井产量相等的关系式从而得到当量井径与裂缝半长之间 关系式，下面分别建立求取当量直径和裂缝的产量：
[0031 ]直井产量:求取定压供给边界条带气藏中一口直井六:的稳态产量，根据镜像反映 原理，将其转化为一排生产井和一排注气井的产量稳态进行求解；
[0032]根据等值渗流阻力法，得一口井产量：
[0034]有限导流裂缝产量：
[0036] 式中：Ψ为裂缝方向上X点处拟压力，单位为MPa2/(mPa · s);kfij为裂缝渗透率，单 位为Dc; Wf ij为裂缝宽度，单位为cm;
[0037]解出裂缝内平均压力近似为裂缝内压力，流体从基质流到裂缝内满足线性流动规 律，线性流外拟压力为Ψ@，求出基质线性流流量，再由质量守恒得裂缝产量：
[0039]对比当量直井的产量式(6)与有限导流裂缝的产量式(8)得当量井半径公式：
[0041]将式(8)代入式(5)得到渗流单元Π 区当量井附近等效径向流阻力为：
[0043]进一步的，所述步骤4)具体为：
[0044]在求得各区流动阻力之后，根据不同渗流区域间满足压力连续、流量相等的基本 原理，利用等值渗流阻力法即求得压裂水平井产能公式；
[0045] 进一步的，所述步骤5)具体为:流体由两边向中间流动，先分析两边渗透带裂缝产 能方程再分析中间裂缝产能方程，相邻裂缝间用等值渗流阻力法连接各阻力得到
个方程组成的线性方程组。
[0046] 计算第1渗透带中裂缝产量，公式为：
[0049] 计算第3渗透带中裂缝产量，公式为：
[0050]
[0051]由于第2渗透带最外两个渗流单元分别与1、3渗透带相连，则其I区基质线性流阻 力为：
[0054] 假设中间分流裂缝为第2渗透带中第m条裂缝所等效的井排，该井排为左右两流量 汇合处，所以可列出N2+l个方程：
[0055]
[0056] 式中：q2m为左边流向分流井排的流量，m3/d;q2(m+1)为右边流向分流井排的流量， m3/d;分流裂缝的实际流量为两者之和，m3/d;
[0057] 同理，当存在任意个非均质渗透带时，方程也可由此得出，此时第N个非均质渗透 带，同时I <N〈Nm，的渗流方程为：
[0059]根据拟压力定义，拟启动拟压差可采用压力平方差表示：
[0062]同理可得地层中任意一点压力p的拟压力函数表达式：
[0064]基于以上推导过程，可得到一个(N+l) X (N+1)的封闭线性方程组，N为裂缝条数， 采用高斯消元法求解得到各裂缝产量，最终叠加得到稳态条件下压裂水平井产能；