一种非常规气藏地层参数的获取方法及系统的制作方法
【专利摘要】本申请公开了一种非常规气藏地层参数的获取方法及系统，通过非常规气藏的实际气体组分比例测量数据以及数值模拟的结果得到非常规气藏地层参数，完全无需井底压力数据，从而省去了关井测量的操作，进而有效避免了因长时间关井而带来的经济损失。
【专利说明】一种非常规气藏地层参数的获取方法及系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及油气藏开发【技术领域】，更具体的说，涉及一种非常规气藏地层参数的获取方法及系统。
【背景技术】
[0002]油气井的井底瞬态压力数值模拟技术的应用之一是进行井底压力的试井分析，而试井分析是监测非常规气藏、进行非常规气藏评价和生产动态监测的重要动态分析手段，其中，非常规气藏一般指地质存储条件复杂开采较为困难的气藏，。
[0003]试井方法包括稳态试井和非稳态试井，目前多米用非稳态试井。非稳态试井又分为常规试井和现代试井。常规试井通常是在直角坐标或半对数坐标中绘出实测的井底压力随时间变化的直线段，利用该直线段的斜率来反求非常规气藏地层参数。现代试井是依据渗流理论计算出给定参数下的井底无量纲压力对无量纲时间的曲线，成为理论图版，再将实测曲线与这些理论图版进行拟合，得到确定实测曲线所对应的非常规气藏地层参数的拟合结果。
[0004]但是，上述各试井方法都是采用井底压力数据解释非常规气藏地层参数，而井底压力数据的获取需要长时间的关井测量，因此，导致长时间不能从井里获取地层气体，从而带来严重的经济损失。
【发明内容】
[0005]有鉴于此，本发明提供一种非常规气藏地层参数的获取方法及系统，以解决在获取非常规气藏地层参数时，因长时间关井而带来的经济损失的问题。
[0006]一种非常规气藏地层参数的获取方法，包括:
[0007]建立描述非常规气藏中的气体在地层中流动的组分模型；
[0008]设定所述非常规气藏的地质参数、边界条件、初始条件、井筒类型、生产方式以及生产条件；
[0009]利用所述组分模型和设定的所述非常规气藏的地质参数、边界条件、初始条件、井筒类型、生产方式以及生产条件，对所述非常规气藏的生产开发进行计算模拟，得到所述非常规气藏产出的气体的组分摩尔比例；
[0010]绘制所述组分摩尔比例随时间变化的曲线，并利用所述曲线解释非常规气藏地层参数。
[0011]优选的，所述建立描述非常规气藏中的气体在地层中流动的组分模型的过程包括:
[0012]利用视渗透率公式对达西定律进行修正，使所述达西定律能够表征气体在预设渗透率以及纳米级孔道中的滑脱效应和鲁曾扩散；
[0013]将地层有机质对不同气体分子的吸附能力不同的现象用多组分气体吸附公式表示；
[0014]结合修正后的达西定律和多组分气体吸附，依据质量守恒原理，建立所述非常规气藏中的气体在地层中流动的组分模型。
[0015]优选的，所述绘制所述组分摩尔比例随时间变化的曲线，并利用所述曲线得到非常规气藏地层参数的过程包括:
[0016]绘制所述组分摩尔比例随时间变化的曲线；
[0017]将所述曲线与所述非常规气藏中气体的实际生产数据进行拟合，得到非常规气藏地层参数。
[0018]优选的，所述非常规气藏包括:致密气藏、页岩气藏和煤层气藏。
[0019]一种非常规气藏地层参数的获取系统，包括:
[0020]建立单元，用于建立描述非常规气藏中的气体在地层中流动的组分模型；
[0021]设定单元，用于设定所述非常规气藏的地质参数、边界条件、初始条件、井筒类型、生产方式以及生产条件；
[0022]第一获取单元，用于利用所述组分模型和设定的所述非常规气藏的地质参数、边界条件、初始条件、井筒类型、生产方式以及生产条件，对所述非常规气藏的生产开发进行计算模拟，得到所述非常规气藏产出的气体的组分摩尔比例；
[0023]第二获取单元，用于绘制所述组分摩尔比例随时间变化的曲线，并利用所述曲线解释非常规气藏地层参数。
[0024]优选的,所述建立单元包括:
[0025]修正子单元，用于利用视渗透率公式对达西定律进行修正，使所述达西定律能够表征气体在预设渗透率以及纳米级孔道中的滑脱效应和鲁曾扩散；
[0026]表示子单元，用于将地层有机质对不同气体分子的吸附能力不同的现象用多组分气体吸附公式表不;
[0027]建立子单元，用于结合修正后的达西定律和多组分气体吸附，依据质量守恒原理，建立所述非常规气藏中的气体在地层中流动的组分模型。
[0028]优选的，所述第二获取单元包括:
[0029]绘制子单元，用于绘制所述组分摩尔比例随时间变化的曲线；
[0030]拟合子单元，用于将所述曲线与所述非常规气藏中气体的实际生产数据进行拟合，得到非常规气藏地层参数。
[0031]优选的，所述非常规气藏包括:致密气藏、页岩气藏和煤层气藏。
[0032]从上述的技术方案可以看出，本发明提供了一种非常规气藏地层参数的获取方法及系统，通过非常规气藏的实际气体组分比例测量数据以及数值模拟的结果得到非常规气藏地层参数，完全无需井底压力数据，从而省去了关井测量的操作，进而有效避免了因长时间关井而带来的经济损失。
【专利附图】
【附图说明】
[0033]为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
[0034]图1为本发明实施例公开的一种非常规气藏地层参数的获取方法流程图；
[0035]图2为本发明实施例公开的一种建立描述非常规气藏中的气体在地层中流动的组分模型的方法流程图；
[0036]图3为本发明实施例公开的一种绘制组分摩尔比例随时间变化的曲线，并利用该曲线得到非常规气藏地层参数的方法流程图；
[0037]图4为本发明实施例公开的一种在不同吸附能力下，生产井甲烷摩尔比例随时间的变化曲线图；
[0038]图5为本发明实施例公开的一种非常规气藏地层参数的获取系统的结构示意图；
[0039]图6为本发明实施例公开的一种图5中建立单元的结构示意图；
[0040]图7为本发明实施例公开的一种图5中第二获取单元的结构示意图。
【具体实施方式】
[0041]下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0042]本发明实施例公开了一种非常规气藏地层参数的获取方法及系统，以解决在获取非常规气藏地层参数时，因长时间关井而带来的经济损失的问题。
[0043]参见图1，本发明实施例公开的一种非常规气藏地层参数的获取方法流程图，包括步骤:
[0044]步骤S11、建立描述非常规气藏中的气体在地层中流动的组分模型；
[0045]其中，本申请中非常规气藏包括:致密气藏、页岩气藏和煤层气藏。
[0046]需要说明的一点是，该组分模型可以描述气体在极低渗透率(0.1mD以下)和纳米量级的孔道中流动的非达西效应，并能模拟不同组分在地层条件下的解吸附特性。
[0047]步骤S12、设定所述非常规气藏的地质参数、边界条件、初始条件、井筒类型、生产方式以及生产条件；
[0048]具体的，非常规气藏的地质参数包括:渗透率、饱和度和岩石压缩系数。
[0049]边界条件包括:定压边界、封闭边界等等。
[0050]初始条件包括:初始气藏压力、气体组分比例和气藏温度。
[0051]井筒类型包括:垂直井、垂直裂缝井、水平井等等。
[0052]生产方式包括:定压生产或注入、定流量生产或注入等。
[0053]生产条件包括:井底压力、井口气体流量等。
[0054]步骤S13、利用所述组分模型和设定的所述非常规气藏的地质参数、边界条件、初始条件、井筒类型、生产方式以及生产条件，对所述非常规气藏的生产开发进行计算模拟，得到所述非常规气藏产出的气体的组分摩尔比例；
[0055]其中，组分摩尔比例值得是非常规气藏产出的气体中，各成分的摩尔数与总摩尔数之比。
[0056]步骤S14、绘制所述组分摩尔比例随时间变化的曲线，并利用所述曲线解释非常规气藏地层参数。
[0057]综上可以看出，本发明提供的非常规气藏地层参数的获取方法，通过非常规气藏的实际气体组分比例测量数据以及数值模拟的结果得到非常规气藏地层参数，完全无需井底压力数据，从而省去了关井测量的操作，进而有效避免了因长时间关井而带来的经济损失。
[0058]其次，气体组分比例的测量技术成熟，因此，非常规气藏在实际生产中操作方便且测量结果准确。
[0059]最后，采用组分摩尔比例随时间变化的曲线对地层状况变化的反应比传统井底压力曲线更加敏感，因此，解释得出的非常规气藏地层参数也更为精确。
[0060]参加图2，本发明另一实施例公开的一种建立描述非常规气藏中的气体在地层中流动的组分模型的方法流程图，包括步骤:
[0061]步骤S21、利用视渗透率(apparent permeability)公式对达西定律进行修正,使所述达西定律能够表征气体在预设渗透率以及纳米级孔道中的滑脱效应和鲁曾(Knudsen)扩散；
[0062]需要说明的是，视渗透率公式中包含了气体在此类气藏中流动的各种非达西现象，利用视渗透率公式对达西定律进行修正具体为:将视渗透率公式对达西定律中的渗透率进行替代。
[0063]其中，预设渗透率的值不超过0.lmD。
[0064]达西定律是一种反映水在岩土空隙中渗流规律的实验定律。
[0065]滑脱效应又称克林肯伯格效应(Klinken-berg effect),气体在岩石孔隙介质中的低速渗流特性不同于液体，气体在岩石孔道壁处不产生吸附薄层，气体分子的流速在孔道中心和孔道壁处无明显差别，气体的这种特性称为滑脱效应。
[0066]knudsen扩散是指在高真空下，气体分子由于平均自由程很长，接近容器的大小，在于其它气体分子碰撞前就跟容器碰撞，分子从容器壁弹回而发生移动的现象。
[0067]步骤S22、将地层有机质对不同气体分子的吸附能力不同的现象用多组分气体吸附公式表不;
[0068]步骤S23、结合修正后的达西定律和多组分气体吸附，依据质量守恒原理，建立所述非常规气藏中的气体在地层中流动的组分模型。
[0069]需要说明的一点是，该组分模型可以描述气体在极低渗透率(0.1mD以下)和纳米量级的孔道中流动的非达西效应，并能模拟不同组分在地层条件下的解吸附特性。
[0070]参加图3，本发明另一实施例公开的一种绘制组分摩尔比例随时间变化的曲线，并利用该曲线得到非常规气藏地层参数的方法流程图，包括:
[0071]步骤S31、绘制组分摩尔比例随时间变化的曲线；
[0072]步骤S32、将所述曲线与非常规气藏中气体的实际生产数据进行拟合，得到非常规气藏地层参数。
[0073]以甲烷摩尔比例的变化为例，对曲线与非常规气藏中气体的实际生产数据进行拟合的过程进行说明，具体如下:
[0074]1、提供非常规气藏初始值和初始预估的气体吸附量，其中，非常规气藏初始值包括渗透率、孔隙度及其它地层参数；
[0075]2、利用页岩气组分数值模型对气藏生产进行模拟计算，将计算得到的生产井甲烷摩尔比例在直角坐标中绘制，得到计算曲线；
[0076]3、将计算曲线与实际测量曲线进行对比；
[0077]4、若实际测量曲线低于计算曲线，则表明初始预估的气体吸附量过小，则增加预估的气体吸附量的值；
[0078]5、若实际测量曲线高于计算曲线，则表明初始预估的气体吸附量过大，则降低预估的气体吸附量的值；
[0079]重新从第2步开始进行循环，直至计算曲线与实际曲线之间的误差在误差允许范围内。
[0080]具体参加图4，本发明实施例公开的一种在不同吸附能力下，生产井甲烷摩尔比例随时间的变化曲线图，曲线01表示岩层对甲烷具有较低的吸附能力，曲线02表示岩层对甲烷具有较高的吸附能力，从图4中可以看出，岩层对甲烷吸附力越大，甲烷的组分摩尔比例的变化越大。
[0081]与上述方法实施例相对应，本发明还公开的了一种非常规气藏地层参数的获取系统。
[0082]参加图5，本发明实施例公开的一种非常规气藏地层参数的获取系统的结构示意图，包括:建立单元41、设定单元42、第一获取单元43和第二获取单元44 ；
[0083]其中:
[0084]建立单元41，用于建立描述非常规气藏中的气体在地层中流动的组分模型；
[0085]其中，本申请中非常规气藏包括:致密气藏、页岩气藏和煤层气藏。
[0086]需要说明的一点是，该组分模型可以描述气体在极低渗透率(0.1mD以下)和纳米量级的孔道中流动的非达西效应，并能模拟不同组分在地层条件下的解吸附特性。
[0087]设定单元42，用于利用所述非常规气藏的实际气体组分比例测量数据，设定所述非常规气藏的地质参数、边界条件、初始条件、井筒类型、生产方式以及生产条件；
[0088]具体的，非常规气藏的地质参数包括:渗透率、饱和度和岩石压缩系数。
[0089]边界条件包括:定压边界、封边界等等。
[0090]初始条件包括:初始气藏压力、气体组分比例和气藏温度。
[0091]井筒类型包括:垂直井、垂直裂缝井、水平井等等。
[0092]生产方式包括:定压生产或注入、定流量生产或注入等。
[0093]生产条件包括:井底压力、井口气体流量等。
[0094]第一获取单元43，用于利用所述组分模型和设定的所述非常规气藏的地质参数、边界条件、初始条件、井筒类型、生产方式以及生产条件，对所述非常规气藏的生产开发进行计算模拟，得到所述非常规气藏产出的气体的组分摩尔比例；
[0095]其中，组分摩尔比例值得是非常规气藏产出的气体中，各成分的摩尔数与总摩尔数之比。
[0096]第二获取单元44，用于绘制所述组分摩尔比例随时间变化的曲线，并利用所述曲线解释非常规气藏地层参数。
[0097]综上可以看出，本发明提供的非常规气藏地层参数的获取系统，通过非常规气藏的实际气体组分比例测量数据以及数值模拟的结果得到非常规气藏地层参数，完全无需井底压力数据，从而省去了关井测量的操作，进而有效避免了因长时间关井而带来的经济损失。
[0098]其次，气体组分比例的测量技术成熟，因此，非常规气藏在实际生产中操作方便且测量结果准确。
[0099]最后，采用组分摩尔比例随时间变化的曲线对地层状况变化的反应比传统井底压力曲线更加敏感，因此，解释得出的非常规气藏地层参数也更为精确。
[0100]参见图6，本发明实施例公开的一种图5中建立单元的结构示意图，包括:修正子单元51、表示子单元52和建立子单元53 ；
[0101]其中:
[0102]修正子单元51，用于利用视渗透率公式对达西定律进行修正，使所述达西定律能够表征气体在预设渗透率以及纳米级孔道中的滑脱效应和鲁曾扩散；
[0103]其中，预设渗透率的值不超过0.lmD。
[0104]表示子单元52，用于将地层有机质对不同气体分子的吸附能力不同的现象用多组分气体吸附公式表不;
[0105]建立子单元53，用于结合修正后的达西定律和多组分气体吸附，依据质量守恒原理，建立所述非常规气藏中的气体在地层中流动的组分模型。
[0106]需要说明的一点是，该组分模型可以描述气体在极低渗透率(0.1mD以下)和纳米量级的孔道中流动的非达西效应，并能模拟不同组分在地层条件下的解吸附特性。
[0107]参加图7，本发明实施例公开的一种图5中第二获取单元的结构示意图，包括:
[0108]绘制子单元61，用于绘制所述组分摩尔比例随时间变化的曲线；
[0109]拟合子单元62，用于将所述曲线与所述非常规气藏中气体的实际生产数据进行拟合，得到非常规气藏地层参数。
[0110]以甲烷摩尔比例的变化为例，对曲线与非常规气藏中气体的实际生产数据进行拟合的过程进行说明，具体如下:
[0111]1、提供非常规气藏初始值和初始预估的气体吸附量，其中，非常规气藏初始值包括渗透率、孔隙度及其它地层参数；
[0112]2、利用页岩气组分数值模型对气藏生产进行模拟计算，将计算得到的生产井甲烷摩尔比例在直角坐标中绘制，得到计算曲线；
[0113]3、将计算曲线与实际测量曲线进行对比；
[0114]4、若实际测量曲线低于计算曲线，则表明初始预估的气体吸附量过小，则增加预估的气体吸附量的值；
[0115]5、若实际测量曲线高于计算曲线，则表明初始预估的气体吸附量过大，则降低预估的气体吸附量的值；
[0116]重新从第2步开始进行循环，直至计算曲线与实际曲线之间的误差在误差允许范围内。
[0117]需要说明的一点是，气体吸附力越大，组分摩尔比例的变化越大。
[0118]本说明书中各个实施例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部分互相参见即可。
[0119]对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
【权利要求】
1.一种非常规气藏地层参数的获取方法，其特征在于，包括: 建立描述非常规气藏中的气体在地层中流动的组分模型； 设定所述非常规气藏的地质参数、边界条件、初始条件、井筒类型、生产方式以及生产条件； 利用所述组分模型和设定的所述非常规气藏的地质参数、边界条件、初始条件、井筒类型、生产方式以及生产条件，对所述非常规气藏的生产开发进行计算模拟，得到所述非常规气藏产出的气体的组分摩尔比例； 绘制所述组分摩尔比例随时间变化的曲线，并利用所述曲线解释非常规气藏地层参数。
2.根据权利要求1所述的获取方法，其特征在于，所述建立描述非常规气藏中的气体在地层中流动的组分模型的过程包括: 利用视渗透率公式对达西定律进行修正，使所述达西定律能够表征气体在预设渗透率以及纳米级孔道中的滑脱效应和鲁曾扩散； 将地层有机质对不同气体分子的吸附能力不同的现象用多组分气体吸附公式表示；结合修正后的达西定律和多组分气体吸附，依据质量守恒原理，建立所述非常规气藏中的气体在地层中流动的组分模型。
3.根据权利要求1所述的获取方法，其特征在于，所述绘制所述组分摩尔比例随时间变化的曲线，并利用所述曲线得到非常规气藏地层参数的过程包括: 绘制所述组分摩尔比例随时间变化的曲线； 将所述曲线与所述非常规气藏中气体的实际生产数据进行拟合，得到非常规气藏地层参数。
4.根据权利要求1所述的获取方法，其特征在于，所述非常规气藏包括:致密气藏、页岩气藏和煤层气藏。
5.一种非常规气藏地层参数的获取系统，其特征在于，包括: 建立单元，用于建立描述非常规气藏中的气体在地层中流动的组分模型； 设定单元，用于设定所述非常规气藏的地质参数、边界条件、初始条件、井筒类型、生产方式以及生产条件； 第一获取单元，用于利用所述组分模型和设定的所述非常规气藏的地质参数、边界条件、初始条件、井筒类型、生产方式以及生产条件，对所述非常规气藏的生产开发进行计算模拟，得到所述非常规气藏产出的气体的组分摩尔比例； 第二获取单元，用于绘制所述组分摩尔比例随时间变化的曲线，并利用所述曲线解释非常规气藏地层参数。
6.根据权利要求5所述的获取系统，其特征在于，所述建立单元包括: 修正子单元，用于利用视渗透率公式对达西定律进行修正，使所述达西定律能够表征气体在预设渗透率以及纳米级孔道中的滑脱效应和鲁曾扩散； 表示子单元，用于将地层有机质对不同气体分子的吸附能力不同的现象用多组分气体吸附公式表示； 建立子单元，用于结合修正后的达西定律和多组分气体吸附，依据质量守恒原理，建立所述非常规气藏中的气体在地层中流动的组分模型。
7.根据权利要求5所述的获取系统，其特征在于，所述第二获取单元包括: 绘制子单元，用于绘制所述组分摩尔比例随时间变化的曲线； 拟合子单元，用于将所述曲线与所述非常规气藏中气体的实际生产数据进行拟合，得到非常规气藏地层参数。
8.根据权利要求5所述的获取系统，其特征在于，所述非常规气藏包括:致密气藏、页岩气藏和煤层气藏。
【文档编号】E21B49/00GK104131813SQ201410383817
【公开日】2014年11月5日 申请日期:2014年8月6日 优先权日:2014年8月6日
【发明者】李道伦, 张龙军, 卢德唐 申请人:中国科学技术大学