一种用于确定页岩气井井控动态储量的方法及系统与流程

技术特征：

1.一种用于确定页岩气井井控动态储量的方法，包括：

获取页岩气藏原始地层压力，并通过气井结构数据及生产数据计算井底流压；

基于压力与拟压力转换关系建立第一插值表，用以建立压力p与拟压力m(p)的对应关系；

基于给定的基础参数和页岩气藏物质平衡方程定义的Z^a(p)建立第二插值表，用以建立压力p、压力p与Z^a(p)比值的对应关系；

基于所述原始地层压力、所述井底流压及所述生产数据，采用所述第一插值表、所述第二插值表及产能方程确定页岩气井井控动态储量。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述页岩气藏物质平衡方程考虑吸附气解吸及异常高压影响，所述页岩气藏物质平衡方程通过以下步骤得到：

基于页岩气藏压力系数确定岩石孔隙压缩系数的影响，对于异常高压页岩气藏，考虑岩石孔隙压缩系数随地层压力变化；

基于所述岩石孔隙压缩系数，计算地层压力变化时由于岩石骨架压缩及流体膨胀造成的地下孔隙体积减少量；

基于所述地下孔隙体积减少量和兰格缪尔等温吸附方程计算地层压力降低后的页岩气藏剩余自由气储量和剩余吸附气储量；

根据物质守恒定律：原始自由气储量+原始吸附气储量＝剩余自由气储量+剩余吸附气产量+累产气量，建立所述页岩气藏物质平衡方程。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述页岩气藏物质平衡方程定义的Z^a(p)为：

$Z^a\left(p\right)=\frac{z}{S_{gi}-\[(a_0{p}_{eff}+\frac{a_1}{2}{p_{eff}}^2+\frac{a_2}{3}{p_{eff}}^3+\frac{a_3}{4}{p_{eff}}^4){|}_{p_i}^p+c_w{S}_{wi}(p_i-p)\]+\frac{{\mathrm{\ρ}}_B}{\mathrm{\φ}}\frac{V_L}{P_L+p}\frac{p_{sc}zT}{z_{sc}{T}_{sc}}},$

其中，p为地层压力，p_i为原始地层压力，c_w为地层水压缩系数，S_wi为气藏原始含水饱和度，S_gi为气藏原始含气饱和度，φ为有效孔隙度，ρ_B为页岩密度，V_L为兰格缪尔体积，P_L为兰氏压力，p_sc标准状态下气体压力，T为温度，T_sc为标准温度，z为压缩因子，z_sc为标准状态下压缩因子，

在异常高压页岩气藏条件下，需要考虑页岩孔隙压缩系数对物质平衡方程的影响，如果页岩孔隙压缩系数随地层压力变化大，则将页岩孔隙压缩系数表示为多项式形式：

a₀+a₁p_eff+a₂p_eff²+a₃p_eff³，

其中，p_eff为围压与流体流压差，a₀-a₃为多项式系数，

如果页岩孔隙压缩系数随地层压力变化不大，则页岩孔隙压缩系数可以取为常数，

在低压气藏条件下，岩石弹性能影响可以忽略，则页岩孔隙压缩系数可取为零。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其特征在于，确定页岩气井井控动态储量的步骤进一步包括：

设定动态储量初值G＝G₀，并基于所述第二插值表，将生产时间转换为物质平衡拟时间；

基于所述第一插值表获取所述原始地层压力对应的拟压力m_pi和所述井底流压对应的拟压力m_pwf，并绘制(m_pi-m_pwf)/q_g与物质平衡拟时间的关系曲线，拟合直线并确定截距b_pss，q_g为生产数据中的气井日产气量；

根据所述生产数据中的气井日产气量q_g、井底流压p_wf以及b_pss值，基于产能方程计算井底流压p_wf对应的平均地层拟压力值其中，所述产能方程为：

${\stackrel{\‾}{m}}_{pr}\left(t\right)=m_{pwf}\left(t\right)+q_g\left(t\right)b_{pss};$

基于所述第一插值表将所述平均地层拟压力值转换为平均地层压力值

基于所述第二插值表绘制与累产气量G_p的关系曲线，拟合该关系曲线并确定在x轴上的截距，该截距为气井预动态储量；

基于所述预动态储量与设定动态储量G₀确定最终气井动态储量G，

如果则G为最终的气井动态储量，其中，ε为误差参数，否则，以新的G值作为设定预动态储量初值，进入确定动态储量的步骤进行重新迭代。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，将生产时间转换为物质平衡拟时间的步骤进一步包括：

设置生产时间t＝0时，累计产气量G_p＝0，平均地层压力为

根据所述第二插值表，计算原始地层压力p_i对应的值,其中,

针对每个生产时间t＝t_i(d)，计算气井累计产气量G_p(t_i)、值，其中计 算公式如下：

$\stackrel{\‾}{\frac{p}{{\stackrel{\‾}{Z}}^a}}\left(t_i\right)=\frac{p_i}{Z_i^a}(1-\frac{G_p\left(t_i\right)}{G});$

根据值，由所述第二插值表查找对应的平均地层压力值

根据平均地层压力计算天然气粘度及压缩系数

根据日产气量_qg、天然气粘度及压缩系数由数值积分计算任意时间t_i对应的物质平衡拟时间t_ca(t_i):

$t_{ca}\left(t_i\right)=\frac{1}{q_g\left(t_i\right)}{\∫}_0^{t_i}\frac{q_g}{{\stackrel{\‾}{\mathrm{\μ}}}_g{\stackrel{\‾}{c}}_g}dt=\frac{1}{q_g\left(t_i\right)}\underset{j=1}{\overset{i}{\Σ}}\[\frac{q_g\left(t_j\right)}{{\stackrel{\‾}{\mathrm{\μ}}}_g\left(t_j\right){\stackrel{\‾}{c}}_g\left(t_j\right)}\left(t_j-t_{j-1}\right)\].$

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，压力与拟压力转换关系为：

$m\left(p\right)={\∫}_{p_{sc}}^p\frac{2p}{\mathrm{\μ}\left(p\right)z\left(p\right)}dp,$

其中，p_sc为标准状态下天然气压力，μ(p)为天然气粘度，z(p)为天然气偏差因子。

7.一种用于确定页岩气井井控动态储量的系统，包括，

参数获取模块，其获取页岩气藏原始地层压力，并通过气井结构数据及生产数据计算井底流压；

第一插值表建立模块，其基于压力与拟压力转换关系建立第一插值表，用以建立压力p与拟压力m(p)的对应关系；

第二插值表建立模块，其基于给定的基础参数和页岩气藏物质平衡方程定义的Z^a(p)建立第二插值表，用以建立压力p、压力p与Z^a(p)比值的对应关系；

井控动态储量计算模块，基于所述原始地层压力、所述井底流压及所述生产数据，采用所述第一插值表、所述第二插值表及产能方程确定页岩气井井控动态储量。

8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述页岩气藏物质平衡方程考虑吸附气解吸及异常高压影响，所述页岩气藏物质平衡方程通过以下步骤得到：

基于页岩气藏压力系数确定岩石孔隙压缩系数，对于异常高压页岩气藏，考虑岩石孔隙压缩系数随地层压力变化；

基于所述岩石孔隙压缩系数，计算地层压力变化时由于岩石骨架压缩及流体膨胀造成的地下孔隙体积减少量；

基于所述地下孔隙体积减少量和兰格缪尔等温吸附方程计算地层压力降低 后的页岩气藏剩余自由气储量和剩余吸附气储量；

根据物质守恒定律，原始自由气储量+原始吸附气储量＝剩余自由气储量+剩余吸附气产量+累产气量，建立所述页岩气藏物质平衡方程。

9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述页岩气藏物质平衡方程定义的Z^a(p)为：

$Z^a\left(p\right)=\frac{z}{S_{gi}-\[(a_0{p}_{eff}+\frac{a_1}{2}{p_{eff}}^2+\frac{a_2}{3}{p_{eff}}^3+\frac{a_3}{4}{p_{eff}}^4){|}_{p_i}^p+c_w{S}_{wi}(p_i-p)\]+\frac{{\mathrm{\ρ}}_B}{\mathrm{\φ}}\frac{V_L}{P_L+p}\frac{p_{sc}zT}{z_{sc}{T}_{sc}}},$

其中，p为地层压力，p_i为原始地层压力，c_w为地层水压缩系数，S_wi为气藏原始含水饱和度，S_gi为气藏原始含气饱和度，φ为有效孔隙度，ρ_B为页岩密度，V_L为兰格缪尔体积，P_L为兰氏压力，p_sc标准状态下气体压力，T为温度，T_sc为标准温度，z为压缩因子，z_sc为标准状态下压缩因子，

在异常高压页岩气藏条件下，需要考虑页岩孔隙压缩系数对物质平衡方程的影响，如果页岩孔隙压缩系数随地层压力变化大，则将页岩孔隙压缩系数表示为多项式形式：

a₀+a₁p_eff+a₂p_eff²+a₃p_eff³，

其中，p_eff为围压与流体流压差，a₀-a₃为多项式系数，

如果页岩孔隙压缩系数随地层压力变化不大，则页岩孔隙压缩系数可以取为常数，

在低压气藏条件下，岩石弹性能影响可以忽略，则页岩孔隙压缩系数可取为零。

10.根据权利要求7-9中任一项所述的系统，其特征在于，所述井控动态储量计算模块通过以下步骤确定页岩气井井控动态储量：

设定动态储量初值G＝G₀，并基于所述第二插值表，将生产时间转换为物质平衡拟时间；

基于所述第一插值表获取所述原始地层压力对应的拟压力m_pi和所述井底流压对应的拟压力m_pwf，并绘制(m_pi-m_pwf)/q_g与物质平衡拟时间的关系曲线，拟合直线并确定截距b_pss，q_g为生产数据中的气井日产气量；

根据所述生产数据中的气井日产气量q_g、井底流压p_wf以及b_pss值，基于产能方程计算井底流压p_wf对应的平均地层拟压力值其中，所述产能方程为：

${\stackrel{\‾}{m}}_{pr}\left(t\right)=m_{pwf}\left(t\right)+q_g\left(t\right)b_{pss};$

基于所述第一插值表将所述平均地层拟压力值转换为平均地层压力值

基于所述第二插值表绘制与累产气量G_p的关系曲线，拟合该关系曲线并确定在x轴上的截距，该截距为气井预动态储量；

基于所述预动态储量与设定动态储量G₀确定最终气井动态储量G，

如果则G为最终的气井动态储量，其中，ε为误差参数，否则，以新的G值作为设定预动态储量初值，进入确定动态储量的步骤进行重新迭代。