一种考虑压裂缝网的页岩气水平井试井解释模型建立方法

本发明涉及非常规天然气勘探开发，尤其涉及一种考虑压裂缝网的页岩气水平井试井解释模型建立方法。

背景技术：

1、页岩气藏压裂水平井渗流模型的准确构建对于实现产量预测、压力动态分析和压后参数反演十分重要。水平井体积压裂技术会形成大规模的水力裂缝网络，需考虑缝网形态以及水力裂缝和次生裂缝之间的相互影响。相比于解析模型，半解析模型能够考虑更复杂的裂缝系统情形，能够应用叠加原理考虑裂缝间的相互干扰，使模型更符合实际情况。

2、国内外学者使用半解析模型逐步从树状分支裂缝结构走向了水力裂缝网络，但是忽略了由于裂缝网络将压裂改造区划分开，造成内外两个区域的外边界条件不同。水力裂缝的“包围”使得两个区域没有流体交换，因此外部的连续压力系统不适用内部区域，从而导致典型试井曲线过高，影响产量预测、压力动态分析和压后参数反演。

技术实现思路

1、本发明主要是解决现有技术中的不足之处，本发明的目的是提供一种考虑压裂缝网的页岩气水平井试井解释模型建立方法，使得试井模型更接近实际情形，减小典型曲线的误差。

2、为达到以上技术目的，本发明采用如下技术方案：

3、一种考虑压裂缝网的页岩气水平井试井解释模型建立方法，其特征在于，包括以下步骤：

4、s1：建立考虑水力裂缝网络的页岩气压裂水平井物理模型；

5、s2：将压裂改造区划分为缝网内区和缝网外区，建立表征缝网内区渗流外边界的方程；

6、s3：建立考虑水力裂缝网络的页岩气压裂水平井渗流模型；

7、s4：分别考虑缝网外区和缝网内区渗流边界，耦合渗流方程求解得到井底压力解表达式和无因次产量计算式。

8、进一步的，所述步骤s1中，物理模型为单翼裂缝网络，假设水力裂缝网络为相交的裂缝网络；主水力裂缝垂直于水平井；分支裂缝与主裂缝相交，但不连通于井筒；二级裂缝与分支裂缝相交。

9、进一步的，所述步骤s2中，对于压裂改造缝网内区，建立表征缝网内区渗流外边界的方程如下：

10、s21：将压裂改造缝网内区划分为n个裂缝控制区，并采用加权平均的方法计算得到各区域的面积，其计算公式如下：

11、

12、式中：βi为第i个裂缝控制区的面积占比，无因次；ac,i为第i个裂缝控制区的面积，m2；lfi为第i个裂缝控制区对应的水力裂缝段长度，m；wfi为第i个裂缝控制区对应的水力裂缝段宽度，m；kfi为第i个裂缝控制区对应的水力裂缝段渗透率，m2。

13、s22：在保证控制面积恒定的情况下，假设每个水力裂缝段控制区域为矩形，裂缝段的长度为长，高度为到流动边界的距离，其计算公式如下：

14、

15、式中：h′c,i为第i个裂缝控制区的外渗流边界。

16、s23：定义压裂改造缝网内区的边界条件为：

17、

18、式中：p为压裂改造内部区储层压力，pa；ξy为任意点到第i个裂缝控制区边界的距离，m。

19、进一步的，所述步骤s3中包括以下子步骤：

20、s31：建立压裂改造区内部区域裂缝系统流体渗流模型：

21、

22、内部区域为：

23、

24、外部区域为：

25、

26、式中：为微裂缝无因次拟压力，为拉式空间下无因次流量；k0为零阶修正贝塞尔函数；ff(s)为过程变量，rd为任意一点到水力裂缝中点的无因次距离；l(rxd,s)为内外部区域边界条件方程；i0为零阶修正贝塞尔函数；rxd为无因次渗流外边界，rx＝h′c,i表示改造内区微裂缝，rx＝re为改造外区微裂缝，rx＝ro为改造外区基质；k1为一阶修正贝塞尔函数；i1为一阶修正贝塞尔函数；

27、其中：

28、

29、式中：s为拉普拉斯变量；ηmd为压裂改造区外区无因次导压系数。

30、s32：建立水力裂缝网络的流体渗流方程：

31、

32、式中：下标ω代表主裂缝、分支缝及二级缝；为井筒拟压力；不同段水力裂缝网络的拟压力；fcd,i为无因次裂缝传导率；ζd为沿裂缝的无因次距离；δlfd,i为无因次长度。

33、进一步的，所述步骤s4中，耦合方程求解得到井底压力表达式为：

34、

35、式中：δlsd，i为第i段裂缝段无因次长度；ζmd,i为第i段裂缝段中点的无因次坐标距离。

36、

37、式中：(ζmd,j，ξmd,j)为第j条水力裂缝中点的无因次坐标；(τ，ω)为沿第j条裂缝的任意点的无因次坐标。

38、考虑井筒储集系数cd、表皮系数s时：

39、

40、无因次产量计算式：

41、

42、本发明提出的一种考虑压裂缝网的页岩气水平井试井解释模型建立方法，提出了新的水力压裂改造区的区域划分物理模型，利用其内外区域流体流动交换的差异，建立了考虑水力裂缝网络的页岩气压裂水平井渗流新模型。新方法避免了典型曲线在地层线性流动阶段之后位置过高的误差，使得考虑水力裂缝网络的试井分析方法更接近实际情形。

43、有益效果：

44、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

45、提出了新的水力压裂改造区的区域划分物理模型，利用其内外区域流体流动交换的差异，建立了考虑水力裂缝网络的页岩气压裂水平井渗流新模型。新方法避免了典型曲线在地层线性流动阶段之后位置过高的误差，使得考虑水力裂缝网络的试井分析方法更接近实际情形。

技术特征：

1.一种考虑压裂缝网的页岩气水平井试井解释模型建立方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.如权利要求1中所述的一种考虑压裂缝网的页岩气水平井试井解释模型建立方法，其特征在于，所述步骤s1中，物理模型为单翼裂缝网络，假设水力裂缝网络为相交的裂缝网络；主水力裂缝垂直于水平井；分支裂缝与主裂缝相交，但不连通于井筒；二级裂缝与分支裂缝相交。

3.如权利要求1中所述的一种考虑压裂缝网的页岩气水平井试井解释模型建立方法，其特征在于，所述步骤s2中，对于压裂改造缝网内区，建立了表征缝网内区渗流外边界的方程：

4.如权利要求1中所述的一种考虑压裂缝网的页岩气水平井试井解释模型建立方法，其特征在于，所述步骤s3中包括以下子步骤：

5.如权利要求1中所述的一种考虑水力裂缝网络的页岩气压裂水平井试井解释模型，其特征在于，所述步骤s4中，耦合方程求解得到井底压力表达式为：

技术总结
本发明公开了一种考虑压裂缝网的页岩气水平井试井解释模型建立方法，其包括以下步骤：建立考虑水力裂缝网络的页岩气压裂水平井物理模型；将压裂改造区划分为缝网内区和缝网外区，建立表征缝网内区渗流外边界的方程；建立考虑水力裂缝网络的页岩气压裂水平井渗流模型；分别考虑缝网外区和缝网内区渗流边界，耦合渗流方程求解得到井底压力解表达式和无因次产量计算式。本发明考虑了压裂改造内外区域边界差异对典型试井曲线的影响，避免了曲线在地层线性流动阶段之后位置过高的误差，使得考虑水力裂缝网络的试井分析方法更接近实际情形。

技术研发人员：赵玉龙,秦禄琪,张烈辉,补成中,吴建发,胡浩然,张腾,张德良,崔乾晨,刘香禺,张芮菡,唐慧莹,郭晶晶,张涛,田野
受保护的技术使用者：西南石油大学
技术研发日：
技术公布日：2024/2/1