一种非常规天然气煤层气井产能分析及产量预测的方法与流程

本发明涉及石油天然气开发技术领域，尤其涉及一种非常规天然气煤层气井产能分析及产量预测的方法。

背景技术：

在石油及天然气开发过程中，经常需要预测油气井的产气量和产能。

目前，对于常规天然气井，通常采用产能试井的方法来进行气井的产能分析和产量预测，具体是通过多次改变气井的工作制度，测量在各个不同工作制度下的稳定产量及与之相对应的井底压力，从而确定测试井(或测试层)的产能方程(Deliverability Equation)和无阻流量(Open Flow Potential或Absolute Open Flow Potential)。

而由于煤层气为自生自储型非常规天然气资源，煤层气赋存于煤岩层的割理和基质孔隙中，以吸附状态为主，且与地层水共存。煤层气从孔隙壁面上解吸下来之后，才能被开采。煤层气的开采过程包括脱气、解吸和渗流3个阶段。首先开采地层水导致地层压力下降，初期生产时，地层压力大于煤层气的解析压力，这一阶段几乎全是水，当地层压力降至煤层气的解吸压力后，进而使煤层气解吸成为自由气，解吸后的煤层气沿割理渗流至井底后被采出地面。所以，煤层气的生产过程中：采水降压时间较长，多则一年，少则5个月，当煤层气的压力降至临界解吸压力后，才能产出天然气，因此，煤层气的生产周期长。

因此，对于非常规天然气煤层气，如果仍然使用产能试井的方法来进行气井的产能分析和产量预测，通过测量在各个不同工作制度下的稳定产量及与之相对应的井底压力，再确定测试井(或测试层)的产能方程和无阻流量，就会需要很长的时间，从而造成分析成本高，所以，对于非常规天然气煤层气，不适用产能试井的方法来进行气井的产能分析和产量预测。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种非常规天然气煤层气井产能分析及产量预测的方法，从而解决现有技术中存在的前述问题。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种非常规天然气煤层气井产能分析及产量预测的方法，包括如下步骤：

S1，根据煤层气井气水两相渗流理论，推导建立气水二项式产能方程，如下公式所示：

ψ(p_e)-ψ(p_wf)＝Aq_sc²+Bq_sc

式中，

ψ(p_e)－ψ(p_wf)为气体产量，kg·m^-3；

q_sc为标准状态下气体的体积流量，m³.d^-1；

A、B为方程系数；

S2，利用煤层气井生产数据，对所述气水二项式产能方程进行拟合，求得系数A、B的值；

S3，将所述系数A、B的值代入S1中建立的所述产能方程中，计算在不同压力值下的产气量，实现对非常规天然气煤层气井产能分析及产量预测。

优选地，S1具体为：

由于：

当

r＝r_w时，p＝p_wf；

r＝r_e时，p＝p_e；

联立式(1)和(2)并积分，得

由于气水两相拟压力函数为：

则由式(3)和(4)得：

假设水气质量流量之比α＝m_w/m_g，则：

因为气水两项的总质量为

m_t＝m_g+m_w＝(1+α)q_scρ_sc (7)

将式(6)和(7)代入式(5)，得：

考虑井的不完善性，式(8)为：

设：

则式(9)为：

变形为：

ψ(p_e)-ψ(p_wf)＝Aq_sc²+Bq_sc；

式中，

m_g、m_w，分别为气相、水相质量流量，kg·d^-1；

β_g为影响惯性阻力的孔隙结构几何特征参数；

ρ_g、ρ_w，分别为气体和水密度，kg·m^-3；

K_rg、K_rw，分别为气水两相的相对渗透率；

m_t，为气水两相质量流量之和，kg·d^-1；

α，为水气质量流量之比；

ρ_sc，为标准状态下气体密度，kg·m^-3；

q_sc，为标准状态下气体的体积流量，m³·d^-1。

本发明的有益效果是：本发明实施例提供的非常规天然气煤层气井产能分析及产量预测的方法，通过根据煤层气井气水两相渗流理论，推导建立气水二项式产能方程，并根据煤层气井生产数据，对所述气水二项式产能方程进行拟合回归，得到产能方程的系数，从而实现利用该产能方程，对煤层气井在不同压力下的产能进行计算，从而实现了利用生产数据进行煤层气井的产能计算，使得生产和产能分析同步进行，一举两得，既节约时间，又节省成本。

附图说明

图1是煤层气井YSL1204-1井开采曲线；

图2是实施例一的拟合曲线；

图3是实施例一的流压与产量关系曲线；

图4是实施例二的拟合曲线；

图5是实施例二的流压与产量关系曲线。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施方式仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明实施例提供了一种非常规天然气煤层气井产能分析及产量预测的方法，包括如下步骤：

S1，根据煤层气井气水两相渗流理论，推导建立气水二项式产能方程，如下公式所示：

ψ(p_e)-ψ(p_wf)＝Aq_sc²+Bq_sc

式中，

ψ(p_e)－ψ(p_wf)为气体产量，kg·m^-3；

q_sc为标准状态下气体的体积流量，m³.d^-1；

A、B为方程系数；

S2，利用煤层气井生产数据，对所述气水二项式产能方程进行拟合，求得系数A、B的值；

S3，将所述系数A、B的值代入S1中建立的所述产能方程中，计算在不同压力值下的产气量，实现对非常规天然气煤层气井产能分析及产量预测。

其中，S1具体可以为：

由于：

当

r＝r_w时，p＝p_wf；

r＝r_e时，p＝p_e；

联立式(1)和(2)并积分，得

由于气水两相拟压力函数为：

则由式(3)和(4)得：

假设水气质量流量之比α＝m_w/m_g，则：

因为气水两项的总质量为

m_t＝m_g+m_w＝(1+α)q_scρ_sc (7)

将式(6)和(7)代入式(5)，得：

考虑井的不完善性，式(8)为：

设：

则式(9)为：

变形为：

ψ(p_e)-ψ(p_wf)＝Aq_sc²+Bq_sc；

式中，

m_g、m_w，分别为气相、水相质量流量，kg·d^-1；

β_g为影响惯性阻力的孔隙结构几何特征参数；

ρ_g、ρ_w，分别为气体和水密度，kg·m^-3；

K_rg、K_rw，分别为气水两相的相对渗透率；

m_t，为气水两相质量流量之和，kg·d^-1；

α，为水气质量流量之比；

ρ_sc，为标准状态下气体密度，kg·m^-3；

q_sc，为标准状态下气体的体积流量，m³·d^-1。

具体实施例：

煤层气井YSL1204-1井，2015年3月30日份投产，初期生产地层压力在6.5MP，地层压力大于煤层气的解吸压力，采出的全是水，经过持续不断的采水，到2015年8月21日，有套压显示，井底压力达到4.37MPa，降到煤层的解吸压力，有天然气产出，然后继续降压开采，这时采出的是水和煤层气两相。

随着井底压力的不断降低，解析出的天然气逐渐增多，采出的水逐渐减少。

YSL1204-1井开采曲线可参见图1。

实施例一

YSL1204-1井的气水两相的生产数据，产气的2015年12月24日至2016年1月22日生产数据如下表所示。

根据拟压力与气水产气量的二项关系Ψ(p_e)-Ψ(p_wf)＝Aq_g+Bq_g²，可知，与q_g为线性关系，进行拟合回归，求得：

系数A＝3.05228779838878，

系数B＝0.00367802037919275，

无阻流量q_AOF为：

求得无阻流量q_AOF＝394m³；

其中，拟合曲线如图2所示，流压与产量关系曲线如图3所示。

实施例二

随着开采时间的推移，地层压力的不断降低，煤层的气的产量也随着增加。YSL1204-1井的气水两相的生产数据，产气的2016年6月12日至2016年7月10日生产数据如下表所示。

根据生产数据，对产能方程进行拟合回归，得到

系数A＝0.736031239514141，

系数B＝0.000240574540692729，

无阻流量q_AOF为：

无阻流量q_AOF＝1111.16m³/d。

其中，拟合曲线如图4所示，流压与产量关系曲线如图5所示。

可见，利用本发明实施例提供的煤层气的产能分析和产量预测方法，可以根据生产数据，结合建立的产能方程，计算得到非常规天然气煤层气井在不同压力下的产量。

通过采用本发明公开的上述技术方案，得到了如下有益的效果：本发明实施例提供的非常规天然气煤层气井产能分析及产量预测的方法，通过根据煤层气井气水两相渗流理论，推导建立气水二项式产能方程，并根据煤层气井生产数据，对所述气水二项式产能方程进行拟合回归，得到产能方程的系数，从而实现利用该产能方程，对煤层气井在不同压力下的产能进行计算，从而实现了利用生产数据进行煤层气井的产能计算，使得生产和产能分析同步进行，一举两得，既节约时间，又节省成本。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。

本领域人员应该理解的是，上述实施例提供的方法步骤的时序可根据实际情况进行适应性调整，也可根据实际情况并发进行。

上述实施例涉及的方法中的全部或部分步骤可以通过程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可以存储于计算机设备可读取的存储介质中，用于执行上述各实施例方法所述的全部或部分步骤。所述计算机设备，例如：个人计算机、服务器、网络设备、智能移动终端、智能家居设备、穿戴式智能设备、车载智能设备等；所述的存储介质，例如：RAM、ROM、磁碟、磁带、光盘、闪存、U盘、移动硬盘、存储卡、记忆棒、网络服务器存储、网络云存储等。

最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视本发明的保护范围。