油气藏水力压裂后储层产能预测方法、装置和设备与流程

本发明涉及油气田勘探开发，具体来讲，涉及一种基于计算流体力学的油气藏水力压裂后储层产能预测方法、一种基于计算流体力学的油气藏水力压裂后储层产能预测装置、一种实现储层产能预测方法的计算机设备和一种存储有计算机程序的计算机可读存储介质。

背景技术：

1、致密气、页岩气等非常规油气资源具有低孔，低渗等特点，针对该类储层的开采往往需要采取水力压裂的手段以获得良好的经济效益。准确的评估水力压裂后气量能对油气藏开发和压裂设计效果评价等有着重大的作用。

2、目前预测油气井产能的方法主要有解析法和求解基于各种渗流模型的数值模拟法。解析法基于严格的数学公式进行理论推导得到产能的表达式，再将所需参数带入计算以达到预测产能的目的。例如，2021年3月公开的名称为考虑多因素影响的致密气藏压裂井产能预测方法、作者为傅建斌的论文文献中记载了一种压裂井产能预测方法。傅建斌引入雷诺数判断高速非达西流动边界，同时考虑压裂措施区和非措施区存在不同的启动压力梯度、滑脱效应以及高速非达西流动效应等多因素影响，建立了致密气藏压裂井产能预测方法。但该方法形式简单，假设条件苛刻，而地层复杂多变，预测结果与往往实际情况存在一定差异。

3、求解基于各类渗流模型的数值方法将储层离散成节点，通过节点上的渗流方程和守恒方程的结合实现储层流动和产能的模拟，其可以更加准确的模拟油气井生产动态，可以获得任意时刻的油气井产量，是一个动态的过程。例如，2010年9月公开的名称为水力压裂水平井产能预测数值模拟、作者为王雷、张士诚的论文文献中记载了一种水力压裂水平井产能预测方法。王雷针对水力压裂水平井分别建立了地层与裂缝内的渗流模型,并与水平井筒内的流动模型进行耦合求解，对水平井压裂产能进行了预测分析得到了较为准确的结果。曾凡辉等先后于2013年9月公开的名称为致密砂岩气藏水平井分段压裂优化设计与应用、2014年6月公开的名称为裂缝面非均匀流入的气藏压裂水平井产量计算的论文文献中采用不同渗流模型开展了致密气、页岩气等储层产能预测研究，并将所建产量预测模型计算结果与实例井和传统模型计算结果进行了对比，其吻合程度高、可靠性强。

4、又例如，于2019年6月18日公开的名称为一种页岩压裂自支撑裂缝缝网渗透率计算方法、公开号为cn109902918a的专利文献公开一种页岩压裂自支撑裂缝缝网渗透率计算方法，包括以下步骤：收集基础数据；建立页岩自支撑裂缝应力敏感下缝宽变化方程；建立考虑应力敏感下页岩自支撑裂缝宽度动态变化的页岩储层微纳米尺寸受限空间内气体有效粘度计算模型；建立考虑页岩自支撑裂缝宽度动态变化和储层气体粘度变化下连续流动、克努森流动、表面扩散作用相对应的流量方程；建立总流量计算方程；建立页岩自支撑裂缝缝网渗透率计算模型。通过该页岩自支撑裂缝缝网渗透率计算模型可以开展致密气、页岩气等储层产能预测研究。

5、相对于解析法，基于渗流模型的数值模拟方法能够用于非均质的储层，但其计算工作量偏大，同时对储层细节的识别不够精确。随着大规模计算资源的提升，采用更精细的方法来计算储层产能具有了可行性。基于此，本发明提出一种新的储层产气量的计算方法，为不同储层产能评价提供理论基础。

技术实现思路

1、本发明的目的在于解决现有技术存在的上述不足中的至少一项。例如，本发明的目的之一在于提供一种基于计算流体力学的储层产能量的数值计算方法，以为研究油气井产能预测提供一种新思路和方法，为油气藏开发和压裂设计提供理论依据。

2、为了实现上述目的，本发明一方面提供了一种油气藏水力压裂后储层产能预测方法，所述储层产能预测方法包括以下步骤：s1、确定油/气藏拟求解区域的几何参数，建立目标地质区块的几何模型，其中，目标地质区块由储层基质区和支撑裂缝区构成；s2、对目标地质区块进行离散化，设置油藏或气藏的射孔孔眼处为压力出口边界，余下位置为壁面边界，获得网格模型；s3、确定基本储层参数，所述基本储层参数包括裂缝区与基质区的粘性阻力系数和惯性阻力系数、支撑裂缝的孔隙度、支撑剂颗粒直径和颗粒变形系数；s4、根据基本储层参数设置cfd参数，建立多孔介质单向流动的有限元数值模型，经迭代计算不同时刻的流体流出速度；s5、导出流体流出速度与模拟时间的关系曲线并进行积分，获得储层残余流体质量。

3、在本发明的油气藏水力压裂后储层产能预测方法的一个示例性实施例中，所述储层产能预测方法还可包括步骤s6：根据初始阶段流体质量和任意时刻的储层残余流体质量，确定任意时刻的累积储层产能。

4、在本发明的油气藏水力压裂后储层产能预测方法的一个示例性实施例中，所述几何参数可包括油/气藏拟求解区域的长度l、高度h、宽度w、射孔数n、射孔间距d间和射孔直径d孔。

5、在本发明的油气藏水力压裂后储层产能预测方法的一个示例性实施例中，所述步骤s3中，可采用ergun公式计算裂缝区与基质区的粘性阻力系数和惯性阻力系数，所述ergun公式如下式(1)和式(2)所示：

6、

7、

8、式中，1/α为惯性阻力系数，1/m；φ为孔隙度，无因次；dp为颗粒直径，mm；c2为粘性阻力系数，1/m2。

9、在本发明的油气藏水力压裂后储层产能预测方法的一个示例性实施例中，所述步骤s3中，可通过渗透率实验的方式计算裂缝区与基质区的粘性阻力系数和惯性阻力系数，包括以下子步骤：s31、获取裂缝区或基质区中流体的流速和压力差的实验数据，拟合压力差-流速关系曲线，确定第一拟合系数b1和第二拟合系数b2；s32、根据第一拟合系数b1、流体密度ρ和所测试多孔介质区域厚度δn，确定粘性阻力系数c2；s33、根据第二拟合系数b2、流体粘度μ和所测试多孔介质区域厚度δn，确定惯性阻力系数1/α。

10、在本发明的油气藏水力压裂后储层产能预测方法的一个示例性实施例中，所述多孔介质单向流动的有限元数值模型可包括连续性方程、动量方程、能量方程和laminar层流瞬态模型，且整个数值模型采用simple求解。

11、在本发明的油气藏水力压裂后储层产能预测方法的一个示例性实施例中，模拟任意时刻的储层残余流体质量之前，可进行流场初始化，初始化压力项的值设置为101mpa，出口压力设置为100mpa。

12、本发明另一方面提供了一种油气藏水力压裂后储层产能预测装置，所述储层产能预测装置包括几何模型构建模块、网格模型构建模块、基本储层参数确定模块、数值模型构建模块、流出速度计算模块和储层残余质量计算模块，其中，所述几何模型构建模块，被配置为根据油/气藏拟求解区域的几何参数，建立目标地质区块的几何模型；所述网格模型构建模块与所述几何模型构建模块连接，被配置为针对目标地质区块进行离散化，并设置压力出口边界和壁面边界，以获得网格模型；所述基本储层参数确定模块，被配置为获取基本储层参数，所述基本储层参数包括裂缝区与基质区的粘性阻力系数和惯性阻力系数、支撑裂缝的孔隙度、支撑剂颗粒直径和颗粒变形系数；所述数值模型构建模块分别与所述网格模型构建模块和所述基本储层参数确定模块连接，被配置为针对网格模型设置cfd参数，建立多孔介质单向流动的有限元数值模型；所述流出速度计算模块与所述数值模型构建模块连接，被配置为根据多孔介质单向流动的有限元数值模型，模拟获得不同时刻的流体流出速度；所述储层残余质量计算模块与所述流出速度计算模块连接，被配置为根据流体流出速度与模拟时间的关系曲线，计算获得储层残余流体质量。

13、在本发明的油气藏水力压裂后储层产能预测装置的一个示例性实施例中，所述储层产能预测装置还可包括储层产能预测模块，所述储层产能预测模块与所述储层残余质量计算模块连接，被配置为根据初始阶段流体质量和任意时刻的储层残余流体质量，确定任意时刻的累积储层产能。

14、本发明再一方面提供了一种计算机设备，所述计算机设备包括：处理器；存储器，存储有计算机程序，当所述计算机程序被处理器执行时，实现如上所述的储层产能预测方法。

15、本发明再一方面提供了一种存储有计算机程序的计算机可读存储介质，当计算机程序在被处理器执行时实现如上所述的储层产能预测方法。

16、与现有技术相比，本发明的有益效果包括以下内容中的至少一项：

17、(1)本发明从计算流体力学的角度出发，能够准确高效的获取任意储层产气量的预测结果；

18、(2)本发明为研究油气井产能预测提供一种新思路和方法，为油气藏开发和压裂设计提供理论依据。