确定低渗透非均质气藏压裂水平井裂缝参数的方法_3

文档序号:9594140阅读:来源:国知局
br>[0149] e、假设初始雷诺数为Nltel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:
[0151] 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 ;N Rel为假 设初始雷诺数,取值为零;
[0152] 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:
[0154] g、在初始有效支撑剂指数Npel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 fttel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;
[0155] h、根据最优无因次有效裂缝导流能力Cfttelcipt,计算得到初始最优裂缝半长和宽 度:
[0158] 式中:xflcipt、wflc]pj别为初始最优裂缝半长和裂缝宽度,单位为m ;
[0159] 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:
[0162] 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m 2;
[0163] j、根据雷诺数定义,计算新的有效雷诺数ΝΚ?:
[0165]其中:
[0169] 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,无因次;m、η为常数,与支撑剂粒径有关其取值如表1所示。
[0170] 表1不同支撑剂粒径下m、η的取值
[0172] k、对比假设雷诺数Nltel和新的雷诺数Nlte2,如果两则相差在规定的很小范围内 (I Li21彡ξ ),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Nfc2,重新迭代,直到雷诺数在规定范围内。
[0173] 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:

[0182] 将无限级数St用下式有限化:
[0187] 式中:yeD为渗透带纵横比,y eD= y ^xf3
[0188] 通过影响函数求解裂缝产量的数学模型(式26-34),以纵横比yeD= 1为例,得到 不同有效支撑剂指数Np^f,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,如图3和图4所示。
[0189] 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:
[0190] 1、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Icnil、 渗透带长度Yf3i和宽度X <3;
[0191 ] m、如图5所示,在确定各渗透带纵横比(y^)= y d/xj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,即支撑剂规模设计图版;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;
[0192] n、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;
[0193] 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(无因次产能指数最高点)对应的最优裂缝无因次导流能力C f:te,最后利用式 (18)和式(19)确定最优裂缝长度和裂缝宽度。
[0194] 实施例:
[0195] 本实施例应用确定低渗透非均质气藏压裂水平井裂缝参数的方法,具体如下:
[0196] 该特低渗透非均质气藏为箱体气藏,宽xeS 300m,厚度h为22. 5m。包含9个渗透 率和长度不同的渗透带,各渗透带间为存在隔层将渗透带分开。达到拟稳态生产时,地层温 度1;为359K,平均地层压力P e为12. 37MPa,井筒压力P wf为I IMPa。地层气体相对密度γ g 为0.665,粘度μ gS〇.27mPa· s,偏差因子Z为0.91。压裂改造时,使用20/40目初始渗 透率kflS 170000mD的陶粒,各渗透带中间均压开一条关于井筒对称的人工裂缝。各渗透 带位置、长度、渗透率、裂缝位置如表2所示。
[0197] 表2各渗透带基本参数
[0199] 以渗透带1为例,说明支撑剂规模设计的具体过程和结果。
[0200] a、渗透带1纵横比为0. 33 (yeD1= y el/xe),渗透率kml为0. 38mD。利用步骤3)中 建立的裂缝参数评价数学模型,在初始雷诺数Nltel为零条件下,结合步骤5)的数学模型求 解方法,计算不同支撑剂规模下的拟稳态初始最优裂缝产能,如表3所示。
[0201] 表3渗透带1中裂缝在不同支撑剂规模下初始最优裂缝产能
[0203] b、利用步骤4)的迭代方法,修正裂缝内雷诺数,求解不同支撑剂规模下裂缝内有 效渗透率,再结合步骤3)的数学模型和步骤5)的数学模型求解方法,得到修正后最终的最 优裂缝产能,如表4所示。
[0204] 表4渗透带1中裂缝在不同支撑剂规模下最终最优裂缝产能
[0206] d、考虑裂缝内高速非达西流后,对比表3中不同支撑剂规模下最终最优裂缝产 能,可知在支撑剂用量为35m3时,最优裂缝产能增长变缓,因此渗透带1的最优支撑剂规模 应该为35m 3左右。
[0207] 按照相同的方法,针对不同渗透率和长度的渗透带,利用本方法得到支撑剂规模 设计图版(图5),得到各渗透带所需最优支撑剂规模,如图6所示。
[0208] 由图6可知:渗透带1和4中裂缝优化设计支撑剂规模为35m3左右,渗透带5、6和 7中裂缝实际支撑剂规模为30m 3左右,这是由于渗透带纵横比较大,优化设计的裂缝长度较 小,且渗透率较小,优化设计的裂缝宽度较小,因而总体优化设计支撑剂规模较小;渗透带 2和3中裂缝实际支撑剂规模最大为70m 3左右,这是由于渗透带纵横比较小,且渗透率相对 较大,需要压开长而宽的裂缝,继而需要更多的支撑剂规模;渗透带8和9中裂缝实际支撑 剂规模最大为50m 3左右。
[0209] 根据优化设计的各渗透带支撑剂规模,利用本技术方案,优化设计各渗透带裂缝 参数如表5所示:
[0210] 表5特低渗透非均质气藏各渗透带优化设计裂缝参数
[0212] 由表2和表5可知:渗透带7渗透率较小,需要设计长而窄裂缝,因此其裂缝长度 优化设计为175m左右,宽为0. 95mm左右;渗透带8和9渗透率较大,需要设计短而宽裂缝, 因此其裂缝长度优化设计为85m左右,宽为2. 8-3. 5mm左右;渗透带1、5和6长度较大,且 渗透率较小,需要设计长而窄裂缝,因此其裂缝长度优化设计为175m左右,宽为0. 95mm左 右;渗透带2、3和4渗透率较大,需要设计窄裂缝,其裂缝长度优化设计为105m左右,宽为 3. 2mm左右。
[0213] 本申请的的技术方案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。
[0214] 还需要说明的是,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商品或者系统不仅包括那些要素,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商品或者系统所固有的要素。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商品或者系统中还 存在另外的相同要素。
[0215] 上述说明示出并描述了本申请的若干优选实施例,但如前所述,应当理解本申请 并非局限于本文所披露的形式,不应看作是对其他实施例的排除,而可用于各种其他组合、 修改和环境,并能够在本文所述申请构想范围内,通过上述教导或相关领域的技术或知识 进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本申请的精神和范围,则都应在本申 请所附权利要求的保护范围内。
【主权项】
1. 确定低渗透非均
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