有效
基于压裂液返排数据的页岩油气藏裂缝参数反演方法
张凤远、李捷涵、芮振华、王晨、潘杨、赵晓亮、刘月亮
中国石油大学(北京)
摘要
本说明书涉及油气田开发技术领域,具体地公开了一种基于压裂液返排数据的页岩油气藏裂缝参数反演方法,包括:构建页岩油气藏的裂缝参数反演数学模型和基质渗流数学模型;引入拟压力和拟时间,利用分离变量法和杜哈梅原理对裂缝参数反演数学模型进行求解,得到直线形式解析解;利用分离变量法和杜哈梅原理对基质渗流数学模型进行求解,得到基质向裂缝窜流量;联立求解裂缝和基质物质平衡方程,以确定裂缝和基质内的平均压力随时间的变化关系和平均饱和度随时间的变化关系;基于直线形式解析解、平均压力及平均饱和度随时间的变化关系对裂缝参数进行反演迭代,以确定页岩油气藏的裂缝参数。上述方案能够准确及时地求取页岩油气藏储层的裂缝参数。
1.一种基于压裂液返排数据的页岩油气藏裂缝参数反演方法,其特征在于,包括:基于压裂液返排数据,构建页岩油气藏的裂缝参数反演数学模型和基质渗流数学模型;引入拟压力和拟时间,利用分离变量法和杜哈梅原理对所述裂缝参数反演数学模型进行求解,得到直线形式解析解,其中,所述直线形式解析解中包含所述页岩油气藏的裂缝参数;利用分离变量法和杜哈梅原理对所述基质渗流数学模型进行求解,得到基质向裂缝窜流量;其中,所述直线形式解析解中涉及所述基质向裂缝窜流量;联立求解裂缝和基质物质平衡方程,以确定裂缝和基质内的平均压力随时间的变化关系以及平均饱和度随时间的变化关系;基于所述直线形式解析解、所述平均压力随时间的变化关系以及所述平均饱和度随时间的变化关系对裂缝参数进行反演迭代,以确定所述页岩油气藏的裂缝参数。
2.根据权利要求1所述的页岩油气藏裂缝参数反演方法,其特征在于,所述页岩油气藏的裂缝参数反演数学模型满足以下至少之一:在压裂液返排过程中,所述页岩油气藏的裂缝和基质内为油水或气水两相流动;所述页岩油气藏的储层均质等厚,流体在裂缝内流动遵循达西定律,忽略重力、毛管力、井筒存储效应和表皮效应;所述页岩油气藏的多个裂缝中各裂缝的几何形态和渗流参数相同并纵向穿透所述页岩油气藏的储层,忽略裂缝端面以外的流体供给;所述页岩油气藏的裂缝和基质微可压缩,所述页岩油气藏的裂缝和基质内的油和水为微可压缩流体,具有恒定的压缩系数;所述页岩油气藏的裂缝和基质内的气体满足真实气体状态方程。
3.根据权利要求1所述的页岩油气藏裂缝参数反演方法,其特征在于,所述页岩油气藏的基质渗流数学模型满足以下至少之一:所述页岩油气藏的基质中的有机孔和无机孔假设为平行排列的圆形微纳米管,彼此之间没有流体传输,所述有机孔和所述无机孔具有相同的孔隙压力和应力敏感性;压裂液侵入所述基质的无机孔,无机孔内的水分子分布在近壁附近,孔壁的亲水性使得忽略液固界面处的滑脱效应,油或气赋存在所述无机孔的体相区域,油气分子与水膜间具有滑脱效应;页岩油气藏储层改造过程中侵入到有机孔的压裂液忽略不计,所述有机孔内假设为单相气或单相油;油相在所述有机孔内的赋存和流动状态满足页岩油藏的模型假设,即在连续流基础上考虑滑脱效应以及流体物性在孔壁区域和体相区域的不均匀分布特性;气相在所述有机孔内的赋存和流动状态满足页岩气藏的模型假设,即在连续流基础上考虑滑脱效应、努森扩散、表面扩散和Langmuir单层吸附解吸规律。
4.根据权利要求1所述的页岩油气藏裂缝参数反演方法,其特征在于,构建页岩油气藏的基质渗流数学模型,包括:建立所述页岩油气藏的基质的渗流基本模型;构建所述页岩油气藏的基质的微观流动模型,其中,所述微观流动模型中利用达西定律将有机孔中的油相或气相的质量流量转化为页岩的有机质的表观渗透率以及将无机孔中的油相或气相的质量流量转化为页岩的无机质的表观渗透率。
5.根据权利要求1所述的页岩油气藏裂缝参数反演方法,其特征在于,基于所述直线形式解析解、所述平均压力随时间的变化关系以及所述平均饱和度随时间的变化关系对裂缝参数进行反演迭代,以确定所述页岩油气藏的裂缝参数,包括:将预设的裂缝初始孔隙体积作为迭代初值,对每一个时间步,联立求解多相流体中的各相流体对应的物质平衡方程,得到平均压力随时间的变化关系以及平均饱和度随时间的变化关系;基于所述平均压力随时间的变化关系以及所述平均饱和度随时间的变化关系,计算拟压力和拟时间;对于多相流体中的各相流体,根据所述直线形式解析解、所述拟压力和拟时间,生成对应的诊断曲线和特征曲线;根据生成的诊断曲线和特征曲线求取裂缝初始孔隙体积和渗透率;将求解得到的裂缝初始孔隙体积与迭代初值进行对比,在相对误差大于设定的公差值的情况下,则将计算得到的裂缝初始孔隙体积作为迭代初值并重复上述步骤直至相对误差小于设定的公差;在相对误差小于设定的公差的情况下,迭代收敛,将计算得到的裂缝初始孔隙体积和渗透率作为页岩油气藏的裂缝参数。
6.根据权利要求1所述的页岩油气藏裂缝参数反演方法,其特征在于,所述直线形式解析解包括:其中,RNP为产量规整化拟压力,w f 为裂缝宽度,h为裂缝高度,μ为流体粘度,B为体积系数,φ为孔隙度,C为压缩系数,k为渗透率,t spj,1 为线性流叠加拟时间,t spj,2 为边界控制流叠加拟时间,V为孔隙体积,下标j表示某一相流体,j=w表示水相,j=o表示油相,j=g表示气相;下标f表示裂缝,下标ej表示有效参数,下标i表示初始值,下标sp表示叠加拟变量。
7.根据权利要求1所述的页岩油气藏裂缝参数反演方法,其特征在于,所述拟压力和所述拟时间包括:其中,m j,f 为裂缝拟压力,t为时间,t pj,f 为裂缝拟时间:m j,m (p)为基质拟压力:t pj,m 为基质拟时间,t spj,1 为线性流叠加拟时间,t spj,2 为边界控制流叠加拟时间,p表示压力, 表示平均压力,μ为流体粘度,B为体积系数,k为渗透率,k r 为相对渗透率,φ为孔隙度,S为饱和度, 表示平均饱和度,φ为孔隙度,C为压缩系数,N为离散后的时间步数,n为正整数,q为流量;下标j表示某一相流体,j=w表示水相,j=o表示油相,j=g表示气相;下标f表示裂缝,下标b表示基准值,下标ej表示有效参数,下标i表示初始值,下标sp表示叠加拟变量,下标m表示基质,下标p表示拟变量。
8.一种基于压裂液返排数据的页岩油气藏裂缝参数反演装置,其特征在于,包括:构建模块,用于基于压裂液返排数据,构建页岩油气藏的裂缝参数反演数学模型和基质渗流数学模型;解析模块,用于引入拟压力和拟时间,利用分离变量法和杜哈梅原理对所述裂缝参数反演数学模型进行求解,得到直线形式解析解,其中,所述直线形式解析解中包含所述页岩油气藏的裂缝参数;求解模块,用于利用分离变量法和杜哈梅原理对所述基质渗流数学模型进行求解,得到基质向裂缝窜流量;其中,所述直线形式解析解中涉及所述基质向裂缝窜流量;辅助模块,用于联立求解裂缝和基质物质平衡方程,以确定裂缝和基质内的平均压力随时间的变化关系以及平均饱和度随时间的变化关系;反演模块,用于基于所述直线形式解析解、所述平均压力随时间的变化关系以及所述平均饱和度随时间的变化关系对裂缝参数进行反演迭代,以确定所述页岩油气藏的裂缝参数。
9.一种计算机设备,其特征在于,包括处理器以及用于存储处理器可执行指令的存储器,所述处理器执行所述指令时实现权利要求1至7中任一项所述方法的步骤。
10.一种计算机可读存储介质,其上存储有计算机指令,其特征在于,所述指令被处理器执行时实现权利要求1至7中任一项所述方法的步骤。






