CN110080745B - 分层压裂直井产能预测方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种分层压裂直井产能预测方法及装置，该方法包括：根据分层压裂直井的油藏参数，建立分层压裂直井的油藏渗流模型；根据分层压裂直井的裂缝参数，建立分层压裂直井的裂缝渗流模型；对分层压裂直井的裂缝进行网格划分，获得多个裂缝网格；对每一裂缝网格，获得该裂缝网格的中心处的压降模型，建立该裂缝网格的考虑裂缝导流能力时效性的离散化的裂缝渗流数值模型，获得分层压裂直井的油藏与裂缝流动耦合模型；根据分层压裂直井的油藏与裂缝流动耦合模型，获得分层压裂直井的产能。本发明可以预测分层压裂直井产能，计算速度快，且考虑了流体在裂缝内的流动以及裂缝导流能力的时效性。

Description

分层压裂直井产能预测方法及装置
技术领域
本发明涉及油藏产能的预测方法，尤其涉及一种分层压裂直井产能预测方法及装置。
背景技术
致密油作为非常规油气资源之一，分布广泛且开发潜力巨大。但由于其储层致密,渗透率低，连通性差，开发难度很大。尤其针对含有多个储层，储层物性和非均质性较差的致密油藏，为了提高开采效率，多采用分段压裂垂直井的开采方式进行开采。但该开采工艺一次施工不能压开所有油层，多次压裂施工又会大幅度增加单井压裂成本。为得到最好的增产效果，使用分层压裂——对非均质性严重的纵向多产层进行分层压裂，暨针对每个储层结合其物性分别压裂，以提高压裂效果。
目前，对于分层合采油藏产能的研究主要针对多层合采直井(未压裂)，而针对分层压裂井的产能解析模型虽然计算和形式比较简单却又很少考虑流体在裂缝内的流动，只是将各层流入裂缝的流量进行简单的叠加，得到总的流量；现存的数值模型虽然能相对准确地描述分层压裂直井的特点但是建模过程复杂，需要对储层和裂缝进行网格划分，裂缝和储层由于尺寸的差异较大，往往不能使用一套网格(同一规格的网格)，所以在划分网格的时候往往需要在裂缝附近进行加密，为了保证建模和模拟的精度，一般还需要进行对数加密，因此计算速度慢。另一方面现存的针对分层压裂直井的产能模型，很少考虑裂缝导流能能力随时间的变化这一实际情况，导致计算结果和实际的生产结果具有较大的出入。
发明内容
本发明实施例提出一种分层压裂直井产能预测方法，用以预测分层压裂直井产能，计算速度快，且考虑了流体在裂缝内的流动以及裂缝导流能力时效性，该方法包括：
根据分层压裂直井的油藏参数，建立分层压裂直井的油藏渗流模型；
根据分层压裂直井的裂缝参数，建立分层压裂直井的裂缝渗流模型；
对分层压裂直井的裂缝进行网格划分，获得多个裂缝网格；
对每一裂缝网格，根据分层压裂直井的油藏渗流模型，获得该裂缝网格的中心处的压降模型；
对每一裂缝网格，根据分层压裂直井的裂缝渗流模型和裂缝导流能力时效性计算模型，建立该裂缝网格的考虑裂缝导流能力时效性的离散化的裂缝渗流数值模型；
根据所有裂缝网格的中心处的压降模型，和所有裂缝网格的考虑裂缝导流能力时效性的离散化的裂缝渗流数值模型，获得分层压裂直井的油藏与裂缝流动耦合模型；
根据分层压裂直井的油藏与裂缝流动耦合模型，获得分层压裂直井的产能。
本发明实施例提出一种分层压裂直井产能预测装置，用以预测分层压裂直井产能，计算速度快，且考虑了流体在裂缝内的流动以及裂缝导流能力时效性，该装置包括：
油藏渗流模型建立模块，用于根据分层压裂直井的油藏参数，建立分层压裂直井的油藏渗流模型；
裂缝渗流模型建立模块，用于根据分层压裂直井的裂缝参数，建立分层压裂直井的裂缝渗流模型；
网格划分模块，用于对分层压裂直井的裂缝进行网格划分，获得多个裂缝网格；
第一裂缝网格计算模块，用于对每一裂缝网格，根据分层压裂直井的油藏渗流模型，获得该裂缝网格的中心处的压降模型；
第二裂缝网格计算模块，用于对每一裂缝网格，根据分层压裂直井的裂缝渗流模型和裂缝导流能力时效性计算模型，建立该裂缝网格的考虑裂缝导流能力时效性的离散化的裂缝渗流数值模型；
油藏与裂缝流动耦合模型获得模块，用于根据所有裂缝网格的中心处的压降模型，和所有裂缝网格的考虑裂缝导流能力时效性的离散化的裂缝渗流数值模型，获得分层压裂直井的油藏与裂缝流动耦合模型；
产能计算模块，用于根据分层压裂直井的油藏与裂缝流动耦合模型，获得分层压裂直井的产能。
本发明实施例还提出了一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述分层压裂直井产能预测方法。
本发明实施例还提出了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有执行上述分层压裂直井产能预测方法的计算机程序。
在本发明实施例中，根据分层压裂直井的油藏参数，建立分层压裂直井的油藏渗流模型；根据分层压裂直井的裂缝参数，建立分层压裂直井的裂缝渗流模型；对分层压裂直井的裂缝进行网格划分，获得多个裂缝网格；对每一裂缝网格，根据分层压裂直井的油藏渗流模型，获得该裂缝网格的中心处的压降模型；对每一裂缝网格，根据分层压裂直井的裂缝渗流模型和裂缝导流能力时效性计算模型，建立该裂缝网格的考虑裂缝导流能力时效性的离散化的裂缝渗流数值模型；根据所有裂缝网格的中心处的压降模型，和所有裂缝网格的考虑裂缝导流能力时效性的离散化的裂缝渗流数值模型，获得分层压裂直井的油藏与裂缝流动耦合模型；根据分层压裂直井的油藏与裂缝流动耦合模型，获得分层压裂直井的产能。在本发明实施例中，裂缝进行网格划分，而不需要对油藏储层进行网格划分，建模过程简单，计算速度快，且对每一裂缝网格，根据分层压裂直井的裂缝渗流模型和裂缝导流能力时效性计算模型，建立该裂缝网格的考虑裂缝导流能力时效性的离散化的裂缝渗流数值模型，考虑了流体在裂缝内的流动以及裂缝导流能力时效性，计算精度高。
附图说明
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一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中：
图1为本发明实施例中分层压裂直井产能预测方法的流程图；
图2为本发明实施例中分层压裂直井的物理模型图示；
图3为本发明实施例中单条裂缝离散示意图；
图4为本发明实施例中的分层压裂直井井筒附近的聚流示意图；
图5为本发明实施例中油藏与裂缝耦合模型的示意图；
图6为采用本发明提出的方法与Eclipse软件的产能预测结果对比图；
图7为采用本发明提出的方法获得产能预测结果与实际产能对比图；
图8为本发明实施例中不同渗透率变异系数下的产能计算结果；
图9为本发明实施例中分层压裂直井产能预测装置的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合附图对本发明实施例做进一步详细说明。在此，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，但并不作为对本发明的限定。
图1为本发明实施例中分层压裂直井产能预测方法的流程图，如图1所示，该方法包括：
步骤101，根据分层压裂直井的油藏参数，建立分层压裂直井的油藏渗流模型；
步骤102，根据分层压裂直井的裂缝参数，建立分层压裂直井的裂缝渗流模型；
步骤103，对分层压裂直井的裂缝进行网格划分，获得多个裂缝网格；
步骤104，对每一裂缝网格，根据分层压裂直井的油藏渗流模型，获得该裂缝网格的中心处的压降模型；
步骤105，对每一裂缝网格，根据分层压裂直井的裂缝渗流模型和裂缝导流能力时效性计算模型，建立该裂缝网格的考虑裂缝导流能力时效性的离散化的裂缝渗流数值模型；
步骤106，根据所有裂缝网格的中心处的压降模型，和所有裂缝网格的考虑裂缝导流能力时效性的离散化的裂缝渗流数值模型，获得分层压裂直井的油藏与裂缝流动耦合模型；
步骤107，根据分层压裂直井的油藏与裂缝流动耦合模型，获得分层压裂直井的产能。
在本发明实施例中，裂缝进行网格划分，而不需要对油藏储层进行网格划分，建模过程简单，计算速度快，且对每一裂缝网格，根据分层压裂直井的裂缝渗流模型和裂缝导流能力时效性计算模型，建立该裂缝网格的考虑裂缝导流能力时效性的离散化的裂缝渗流数值模型，考虑了流体在裂缝内的流动以及裂缝导流能力时效性，计算精度高。
在一实施例中，根据分层压裂直井的油藏参数，建立分层压裂直井的油藏渗流模型，可以包括：
根据分层压裂直井的油藏参数，建立分层压裂直井的每一层的弹性不稳定渗流数学模型；
根据弹性不稳定渗流数学模型，获得分层压裂直井所在油藏的单位强度的面源在任意点处的压降计算模型。
具体实施时，所述分层压裂直井的油藏参数可以包括：每一层的油藏渗透率、每一层的油藏传导率、油藏流体黏度、每一层的油藏孔隙度和油藏综合压缩系数。
具体实施时，首先基于油藏渗流问题求解的半解析方法，给出以下假设：
第一，所述分层压裂直井处于一均质各项异性油藏中，各层的储层物性不同；
第二，油藏中的流体单项微可压缩；
第三，在初始时刻，同一层油藏的压力处处相等，为每一层的初始油藏压力，不同层的初始油藏压力不同；
第四，该油藏中有且只有所述分层压裂直井，对该分层压裂直井的垂直段进行压裂，每一层压出一条垂直于该分层压裂直井的裂缝；
第五，各层油藏之间存在隔层，各层中的储层和裂缝不相互沟通，渗流过程不相互影响。
第六，各层流体都先从地层流入裂缝，然后沿裂缝流入分层压裂直井。
第七，分层压裂直井的井筒为导流，各层井底压力相同，裂缝内部为分层压裂直井的一维达西流，考虑在分层压裂直井附近由于聚流而产生的表皮。
图2为本发明实施例中分层压裂直井的物理模型图示，如图2所示，该分层压裂直井包括4层，每层之间存在隔层。
在以上假设的基础上，根据分层压裂直井的油藏参数，建立以下的分层压裂直井的每一层的弹性不稳定渗流数学模型：
Figure BDA0002062006840000051
其中，x,y,z分别为分层压裂直井在三维坐标轴上的三个方向；
Figure BDA0002062006840000052
kx,ky，kz分别为三维坐标轴上的三个方向的渗透率；
ηx,ηy，ηz分别为对应x，y，z三个方向的传导率，单位为m2/s，其可以表征单位时间上压力波在该方向上传播的快慢；
μ为流体的粘度，单位为Pa·s；
Figure BDA0002062006840000061
为油藏孔隙度；
ct为油藏的综合压缩系数，单位为Pa-1；
p为地层中某处在某一时刻的压力，单位为Pa。
公式(1.1)的初始条件如下：
p(x,y,z,0)＝pIi   (1.2)
其中，pIi为地层中第I层的初始油藏压力，单位为Pa。
公式(1.1)的边界条件如下：
Figure BDA0002062006840000062
公式(1.1)的内边界条件如下：
Figure BDA0002062006840000063
其中，
Figure BDA0002062006840000064
Q(t)为分层压裂直井在某一时刻的产能，单位为m3/s；
h为z方向上的深度，单位为m；
rw为分层压裂直井的半径，单位为m；
K为三维坐标轴上的三个方向的渗透率kx,ky，kz的几何平均值。
在一实施例中，根据弹性不稳定渗流数学模型，可以采用源函数方法获得分层压裂直井所在油藏的单位强度的面源在任意点处的压降计算模型。
公式(1.1)是一个带有时间变量边界条件的弹性不稳定渗流问题，源函数方法由Gringarten Ramey提出，可用于求解以上问题，具体实施时，可以采用如下公式计算，得到强度为q(τ)的面源(xi,yi,zi)在(x,y,z)处产生的压降计算模型：
Figure BDA0002062006840000065
Figure BDA0002062006840000071
其中，△p为强度为q(τ)的面源(xi,yi,zi)在(x,y,z)处的压降；
Sj(x,y,z)为单位强度的面源；
xw，yw，zw分别为Sj(x,y,z)在三维坐标的中心坐标的三个值；
xf，zf分别为Sj(x,y,z)的长度和高度；
xe，ye，ze分别表示油藏在三个方向对应的大小。
根据公式(1.5)可知，可以根据叠加原理，计算多个面源同时对(x,y,z)处产生的压降，计算公式如下：
Figure BDA0002062006840000074
具体实施时，所述分层压裂直井的裂缝参数可以包括：裂缝长度、裂缝导流能力和裂缝导流能力变异系数。
具体实施时，由于裂缝的高度和宽度相对裂缝的长度来说较小，裂缝内的渗流可以看成裂缝长度方向的一维达西流动。
在一实施例中，根据分层压裂直井的裂缝参数，建立分层压裂直井的裂缝渗流模型，可以包括：
考虑裂缝导流能力在空间分布上的差异性，以及由于支撑剂的嵌入、破碎以及孔隙压降低所引起的裂缝导流能力随时间的时效性，得到以下考虑油藏向裂缝流入的裂缝内的一维扩散方程如下：
Figure BDA0002062006840000072
其中，qF(x,t)为单位时间内流进某一个裂缝网格的流体体积，单位为m3/s；
kF(x,t)为x处，t时刻裂缝的渗透率，单位为m2；
yd为缝宽，单位为m；
CFt为裂缝的综合压缩系数，单位为1/pa；
Figure BDA0002062006840000073
为裂缝的孔隙度。
Cinco等指出人工裂缝的压缩性可以忽略，因为裂缝的体积很小。因此裂缝内的流动可以认为是不可压缩的。在这种假设下，上述公式可以简化，得到如下的分层压裂直井的裂缝渗流模型：
Figure BDA0002062006840000081
在一实施例中，对每一裂缝网格，根据分层压裂直井的油藏渗流模型，获得该裂缝网格的中心处的压降模型，可以包括：
对每一裂缝网格，根据分层压裂直井所在油藏的单位强度的面源在任意点处的压降计算模型，分别获得各裂缝网格在该裂缝网格的中心处的压降；
将所有裂缝网格在该裂缝网格的中心处的压降求和，获得该裂缝网格的中心处的压降的计算模型。
具体实施时，由于裂缝的宽度与高度、长度相比可以忽略不记，因此每个裂缝网格可以看成一个面源，根据公式(1.5)，在同一层内当裂缝网格j的源的强度为单位强度，其在裂缝网格i的中心处的产生的压降可以用下式计算：
Figure BDA0002062006840000082
由于各层间互不影响，在多条裂缝同时生产时，每一个裂缝网格的压力只取决于本层内的裂缝网格对其产生的压降，对每条裂缝分别使用空间叠加原理，按照公式(1.10)将各裂缝网格在该裂缝网格的中心处的压降求和，获得裂缝网格i的中心(xi,yi,zi)处的压降为：
Figure BDA0002062006840000083
其中，In表示第I层中裂缝划分的裂缝网格数为n；
qFj为第j个裂缝网格的流量，单位为m3/s；
p((xj,yj,zj)；(xj,yj,zj)；t)为裂缝网格j的中心(xj,yj,zj)处的压力，它受同一条裂缝中其他裂缝网格生产时的影响；
Mij为裂缝网格i的中心处的产生的压降。
对于变质量流，应用Duhamel原理，可得到任意裂缝网格中心处的压降为：
Figure BDA0002062006840000084
选取适当的时间步长△t，结合公式(1.11)并把公式(1.12)写成关于时间步的数值积分形式，对每一个裂缝网格i应有：
Figure BDA0002062006840000085
Figure DA00020620068443755839
Mij(0)＝0   (1.14)
Mij(tk-tk-1)＝Mij(Δt)   (1.15)
Δpi＝pini-pi(tk)   (1.16)
tk＝k×Δt   (1.17)
其中，m代表时间步数；
k为所需计算的总的时间步数。
根据公式(1.13)即可计算任意时刻裂缝网格的中心处的压降。
在一实施例中，对每一裂缝网格，根据分层压裂直井的裂缝渗流模型和裂缝导流能力时效性计算模型，建立该裂缝网格的考虑裂缝导流能力时效性的离散化的裂缝渗流数值模型，可以包括：
进行裂缝长期导流能力实验，确定裂缝导流能力变异系数；
根据裂缝导流能力变异系数，获得裂缝导流能力时效性计算模型；
对每一裂缝网格，根据分层压裂直井的裂缝渗流模型，建立该裂缝网格的离散化的裂缝渗流数值模型；
对每一裂缝网格，根据该裂缝网格的离散化的裂缝渗流数值模型，和裂缝导流能力时效性计算模型，建立该裂缝网格的考虑裂缝导流能力时效性的离散化的裂缝渗流数值模型。
具体实施时，可以进行多次裂缝长期导流能力实验，确定裂缝导流能力变异系数，然后根据裂缝导流能力变异系数，获得如下的裂缝导流能力时效性计算模型：
[kFyd]i,n＝(kF0yd0)i,n(1-βlg(n/86400+1))   (1.18)
其中，β为裂缝导流能力或渗透率变异系数，无因次，取值一般为0.2～0.3；
kFoydo为初始裂缝导流能力，单位为m2·m；
n为时刻，单位为s。
对每一裂缝网格，利用中心差分方法，对公式(1.9)表示的分层压裂直井的裂缝渗流模型进行离散化处理，得到公式(1.9)的全隐式差分格式为：
Figure BDA0002062006840000092
对网格划分后的直角坐标系里的等距网格存在以下关系：
Figure BDA0002062006840000101
联立公式(1.19)和公式(1.20)，可以得到如下的离散化的裂缝渗流数值模型：
Figure BDA0002062006840000102
其中，[kF yd]i,n为时刻n裂缝网格i的裂缝导流能力，单位为m2·m；
Figure BDA0002062006840000103
为时刻n流进网格i的流体的流速，单位为m3/s。
联立公式(1.21)和公式(1.18)，得到如下的该裂缝网格的考虑裂缝导流能力时效性的离散化的裂缝渗流数值模型：
Figure BDA0002062006840000106
图3为本发明实施例中单条裂缝离散示意图，如图3所示，裂缝可被划分为多个裂缝网格，分层压裂直井的离散化的裂缝渗流模型以裂缝网格为基础进行计算。
当裂缝网格的中心和分层压裂直井相连时，如图4所示，图4为本发明实施例中的分层压裂直井井筒附近的聚流示意图，将裂缝网格的中心流入分层压裂直井的流动当成时一维达西流，并考虑分层压裂直井附近可能产生的表皮聚集效应，和分层压裂直井相连的裂缝网格的考虑裂缝导流能力时效性的离散化的裂缝渗流数值模型如下所示：
Figure BDA0002062006840000104
其中，sc为由于聚流效应所产生的表皮，无因次；
pwf为井底流压；
Figure BDA0002062006840000105
为第i个网格处n时刻的流量，m3/s。
在一实施例中，根据所有裂缝网格的中心处的压降模型，和所有裂缝网格的考虑裂缝导流能力时效性的离散化的裂缝渗流数值模型，获得分层压裂直井的油藏与裂缝流动耦合模型，可以包括：
对每一裂缝网格，根据该裂缝网格的中心处的压降模型，获得该裂缝网格的中心处的压力；用该裂缝网格的中心处的压力，替换该裂缝网格的考虑裂缝导流能力时效性的离散化的裂缝渗流数值模型中的压力，得到替换后的该裂缝网格的考虑裂缝导流能力时效性的离散化的裂缝渗流数值模型；
由所有裂缝网格的中心处的压降模型，和替换后的所有裂缝网格的考虑裂缝导流能力时效性的离散化的裂缝渗流数值模型，形成分层压裂直井的油藏与裂缝流动耦合模型。
具体实施时，采用公式(1.16)可以得到油藏和裂缝交界面处的油藏网格的中心处的压力p1,p2,...,pi,...,pN和流量之间关系。
假设公式(1.23)可表示的该裂缝网格的考虑裂缝导流能力时效性的离散化的裂缝渗流数值模型中的压力为pF1,pF2,...,pFi,...,pFN，从油藏网格的中心处到裂缝网格的中心处的流量qF1,qF2,......,qFN。由于在交界面出的压力和流量的连续性，油藏网格的中心处压力和裂缝网格的中心处压力相等pi＝pFi。
因此用该裂缝网格的中心处的压力p1,p2,...,pi,...,pN，替换pF1,pF2,...,pFi,...,pFN，得到替换后的该裂缝网格的考虑裂缝导流能力时效性的离散化的裂缝渗流数值模型，即得到关于qF1,qF2,......,qFN，pF1,pF2,......,pFN的共2N个公式，qF1,qF2,......,qFN，pF1,pF2,......,pFN组成的2N个封闭公式组成的方程组，即为分层压裂直井的油藏与裂缝流动耦合模型，图5为本发明实施例中油藏与裂缝耦合模型的示意图，如图5所示，该油藏与裂缝耦合模型包括4层地层，4条裂缝。
在一实施例中，根据分层压裂直井的油藏与裂缝流动耦合模型，获得分层压裂直井的产能，可以包括：
获得油藏与裂缝流动耦合模型中每一个裂缝网格的产能；
对所有裂缝网格的产能求和，获得分层压裂直井的产能。
下面给出一具体实施例，说明本发明的分层压裂直井产能预测方法的具体应用。
首先，根据每一层的油藏渗透率、每一层的油藏传导率、油藏流体黏度、每一层的油藏孔隙度和油藏综合压缩系数等分层压裂直井的油藏参数，建立公式(1.1)所示的分层压裂直井的油藏渗流模型。
然后根据公式(1.1)所示的分层压裂直井的油藏渗流模型，得到公式(1.5)所示的强度为q(τ)的面源(xi,yi,zi)在(x,y,z)处产生的压降计算模型。
对分层压裂直井的4条裂缝进行网格划分，假定每层每一个裂缝被分为8个裂缝网格，即一共包括32个裂缝网格，最后形成的分层压裂直井的油藏与裂缝流动耦合模型则包括32×2＝64个公式，即未知量为裂缝网格的中心处压力为pF1,pF2,...,pFi,...,pFN与油藏网格的中心处到裂缝网格的中心处的流量qF1,qF2,......,qFN组成的64个封闭公式组成的方程组，该方程组的表达式可以简写为：
A(64×64)X(641)＝B(64×1)   (1.24)
其中，A为未知量的系数矩阵，具体如下：
Figure BDA0002062006840000121
把矩阵A分成8个块矩阵，I是单位矩阵，表示公式(1.13)中压力裂缝网格的中心处压力pF1,pF2,......,pFN前面的系数，可以得到：
Figure BDA0002062006840000122
MI(I＝1,2,3,4)为第I层油藏网格的中心处到裂缝网格的中心处的流量qF1,qF2,......,qFN前面的系数，结合公式(1.13)，可以得到：
Figure BDA0002062006840000123
PI(I＝1,2,3,4)表示第I层压力裂缝网格的中心处压力pF1,pF2,......,pFN前面的系数，结合公式(1.2)，可以得到：
Figure BDA0002062006840000131
公式(1.22)中qF1,qF2,…qFN对应的矩阵为
Figure BDA0002062006840000132
X为由64个未知量组成的列向量：X(64×1)＝[X1X2X3X4]，具体形式如下：
XI(16×1)＝[p1 p2 ...... p8 q1 q2 ...... q8]I＝1，2，3，4
B为油藏与裂缝流动耦合模型右端的常数项：B(64×1)＝[B1 B2 B3 B4]，具体形式如下：
Figure BDA0002062006840000133
其中，T表示转置；
dpi代表公式(1.13)的右端项。
需要注意的是，第一个时间步时dpi＝0，其余时间步dpi(i>1)在计算时只需将前i-1个时间步的对应的裂缝网格的流量带入公式(1.13)就可以计算出。
根据油藏与裂缝流动耦合模型中的64个公式最终获得的4个矩阵MI、PI、A、B，联立该4个矩阵，求解方程组(1.24)，就可以获得每一个裂缝网格的流量qF1,qF2,…qFN和压力pF1,pF2,......,pFN。
将所有裂缝网格qF1,qF2,…qFN的流量相加，可获得分层压裂直井的产能。
为了验证本发明提出的分层压裂直井产能预测方法的有效性，将通过将本发明计算的结果和商业数值模拟软件计算的结果进行对比。在进行对比时，所用到参数如表1所示。商业数值模拟软件选用Eclipse，该软件采用局部网格加密和等效导流能力相结合的方法，来构造可以模拟真实裂缝流动的细小网格，网格的加密规则为对数加密。
表1 分层压裂直井产能预测计算参数
Figure BDA0002062006840000141
图6为采用本发明提出的方法与Eclipse软件的产能预测结果对比图，图7为采用本发明提出的方法获得产能预测结果与实际产能对比图，由图6和图7可以看出，本发明提出的方法与Eclipse软件，以及产能都具有较高的吻合度，从而验证本发明的有效性和准确性。
本发明提出的方法和Eclipse等商业数值模拟软件相比，优势在于，本发明提出的方法在求解油藏渗流的时候采用的是以源函数为基础的解析解，只有裂缝流动采用了数值解，因此本文的模型只需要对裂缝进行网格划分，而不需要对整个油藏进行网格划分，一方面大大加少了网格的规模，另一方面也大大提高了模型求解过程中的收敛性，因此能够获得比数值模型更快的计算速度。
图8为本发明实施例中不同渗透率变异系数下的产能计算结果，如图8所示，对分层压裂直井来说，裂缝导流能力的变化对产能的影响较大，在进行产能预测时应考虑裂缝导流能力随时间的变化，从而更准确的预测产能，实际生产中可以通过长期导流能力测试实验，确定裂缝导流能力随时间的变化规律，然后再利用本发明提出的方法准确预测分层压裂井的产能变化情况。
在本发明实施例中，根据分层压裂直井的油藏参数，建立分层压裂直井的油藏渗流模型；根据分层压裂直井的裂缝参数，建立分层压裂直井的裂缝渗流模型；对分层压裂直井的裂缝进行网格划分，获得多个裂缝网格；对每一裂缝网格，根据分层压裂直井的油藏渗流模型，获得该裂缝网格的中心处的压降模型；对每一裂缝网格，根据分层压裂直井的裂缝渗流模型和裂缝导流能力时效性计算模型，建立该裂缝网格的考虑裂缝导流能力时效性的离散化的裂缝渗流数值模型；根据所有裂缝网格的中心处的压降模型，和所有裂缝网格的考虑裂缝导流能力时效性的离散化的裂缝渗流数值模型，获得分层压裂直井的油藏与裂缝流动耦合模型；根据分层压裂直井的油藏与裂缝流动耦合模型，获得分层压裂直井的产能。在本发明实施例中，裂缝进行网格划分，而不需要对油藏储层进行网格划分，建模过程简单，计算速度快，且对每一裂缝网格，根据分层压裂直井的裂缝渗流模型和裂缝导流能力时效性计算模型，建立该裂缝网格的考虑裂缝导流能力时效性的离散化的裂缝渗流数值模型，考虑了流体在裂缝内的流动，计算精度高。
另外，本发明实施例考虑了裂缝导流能力在空间分布上的差异性和随时间的时变性，可更准确的预测产能，实际生产中可以通过长期导流能力测试实验，确定裂缝导流能力随时间的变化规律，然后再利用本发明提出的方法准确预测分层压裂井的产能变化情况。
基于同一发明构思，本发明实施例还提供了一种分层压裂直井产能预测装置，如下面的实施所述。由于这些解决问题的原理与分层压裂直井产能预测方法相似，因此装置的实施可以参见方法的实施，重复之处不在赘述。
图9为本发明实施例中分层压裂直井产能预测装置的结构示意图，如图9所示，该装置包括：
油藏渗流模型建立模块901，用于根据分层压裂直井的油藏参数，建立分层压裂直井的油藏渗流模型；
裂缝渗流模型建立模块902，用于根据分层压裂直井的裂缝参数，建立分层压裂直井的裂缝渗流模型；
网格划分模块903，用于对分层压裂直井的裂缝进行网格划分，获得多个裂缝网格；
第一裂缝网格计算模块904，用于对每一裂缝网格，根据分层压裂直井的油藏渗流模型，获得该裂缝网格的中心处的压降模型；
第二裂缝网格计算模块905，用于对每一裂缝网格，根据分层压裂直井的裂缝渗流模型和裂缝导流能力时效性计算模型，建立该裂缝网格的考虑裂缝导流能力时效性的离散化的裂缝渗流数值模型；
油藏与裂缝流动耦合模型获得模块906，用于根据所有裂缝网格的中心处的压降模型，和所有裂缝网格的考虑裂缝导流能力时效性的离散化的裂缝渗流数值模型，获得分层压裂直井的油藏与裂缝流动耦合模型；
产能计算模块907，用于根据分层压裂直井的油藏与裂缝流动耦合模型，获得分层压裂直井的产能。
综上所述，在本发明实施例中，根据分层压裂直井的油藏参数，建立分层压裂直井的油藏渗流模型；根据分层压裂直井的裂缝参数，建立分层压裂直井的裂缝渗流模型；对分层压裂直井的裂缝进行网格划分，获得多个裂缝网格；对每一裂缝网格，根据分层压裂直井的油藏渗流模型，获得该裂缝网格的中心处的压降模型；对每一裂缝网格，根据分层压裂直井的裂缝渗流模型和裂缝导流能力时效性计算模型，建立该裂缝网格的考虑裂缝导流能力时效性的离散化的裂缝渗流数值模型；根据所有裂缝网格的中心处的压降模型，和所有裂缝网格的考虑裂缝导流能力时效性的离散化的裂缝渗流数值模型，获得分层压裂直井的油藏与裂缝流动耦合模型；根据分层压裂直井的油藏与裂缝流动耦合模型，获得分层压裂直井的产能。在本发明实施例中，裂缝进行网格划分，而不需要对油藏储层进行网格划分，建模过程简单，计算速度快，且对每一裂缝网格，根据分层压裂直井的裂缝渗流模型和裂缝导流能力时效性计算模型，建立该裂缝网格的考虑裂缝导流能力时效性的离散化的裂缝渗流数值模型，考虑了流体在裂缝内的流动，计算精度高。
另外，本发明实施例考虑了裂缝导流能力在空间分布上的差异性和随时间的时变性，可更准确的预测产能，实际生产中可以通过长期导流能力测试实验，确定裂缝导流能力随时间的变化规律，然后再利用本发明提出的方法准确预测分层压裂井的产能变化情况。
本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、***、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(***)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种分层压裂直井产能预测方法，其特征在于，包括：
根据分层压裂直井的油藏参数，建立分层压裂直井的油藏渗流模型；
根据分层压裂直井的裂缝参数，建立分层压裂直井的裂缝渗流模型；
对分层压裂直井的裂缝进行网格划分，获得多个裂缝网格；
对每一裂缝网格，根据分层压裂直井的油藏渗流模型，获得该裂缝网格的中心处的压降模型；
对每一裂缝网格，根据分层压裂直井的裂缝渗流模型和裂缝导流能力时效性计算模型，建立该裂缝网格的考虑裂缝导流能力时效性的离散化的裂缝渗流数值模型；
根据所有裂缝网格的中心处的压降模型，和所有裂缝网格的考虑裂缝导流能力时效性的离散化的裂缝渗流数值模型，获得分层压裂直井的油藏与裂缝流动耦合模型；
根据分层压裂直井的油藏与裂缝流动耦合模型，获得分层压裂直井的产能；
所述方法还包括：进行多次裂缝长期导流能力实验，确定裂缝导流能力变异系数，然后根据裂缝导流能力变异系数，获得如下的裂缝网格i的裂缝导流能力时效性计算模型：
[kFyd]i,n＝(kF0yd0)i,n(1-βlg(n/86400+1))
其中，β为裂缝导流能力变异系数，无因次，取值为0.2～0.3；kFoydo为初始裂缝导流能力，单位为m2·m；n为时刻，单位为s；
对每一裂缝网格，根据分层压裂直井的裂缝渗流模型和裂缝导流能力时效性计算模型，建立该裂缝网格的考虑裂缝导流能力时效性的离散化的裂缝渗流数值模型，包括：进行裂缝长期导流能力实验，确定裂缝导流能力变异系数；根据裂缝导流能力变异系数，获得裂缝导流能力时效性计算模型；对每一裂缝网格，根据分层压裂直井的裂缝渗流模型，建立该裂缝网格的离散化的裂缝渗流数值模型；对每一裂缝网格，根据该裂缝网格的离散化的裂缝渗流数值模型，和裂缝导流能力时效性计算模型，建立该裂缝网格的考虑裂缝导流能力时效性的离散化的裂缝渗流数值模型。
2.如权利要求1所述的分层压裂直井产能预测方法，其特征在于，根据分层压裂直井的油藏参数，建立分层压裂直井的油藏渗流模型，包括：
根据分层压裂直井的油藏参数，建立分层压裂直井的每一层的弹性不稳定渗流数学模型；
根据弹性不稳定渗流数学模型，获得分层压裂直井所在油藏的单位强度的面源在任意点处的压降计算模型。
3.如权利要求2所述的分层压裂直井产能预测方法，其特征在于，根据弹性不稳定渗流数学模型，采用源函数方法获得分层压裂直井所在油藏的单位强度的面源在任意点处的压降计算模型。
4.如权利要求1所述的分层压裂直井产能预测方法，其特征在于，对每一裂缝网格，根据分层压裂直井的油藏渗流模型，获得该裂缝网格的中心处的压降模型，包括：
对每一裂缝网格，根据分层压裂直井所在油藏的单位强度的面源在任意点处的压降计算模型，分别获得各裂缝网格在该裂缝网格的中心处的压降；
对所有裂缝网格在该裂缝网格的中心处的压降求和，获得该裂缝网格的中心处的压降的计算模型。
5.如权利要求1所述的分层压裂直井产能预测方法，其特征在于，根据所有裂缝网格的中心处的压降模型，和所有裂缝网格的考虑裂缝导流能力时效性的离散化的裂缝渗流数值模型，获得分层压裂直井的油藏与裂缝流动耦合模型，包括：
对每一裂缝网格，根据该裂缝网格的中心处的压降模型，获得该裂缝网格的中心处的压力；用该裂缝网格的中心处的压力，替换该裂缝网格的考虑裂缝导流能力时效性的离散化的裂缝渗流数值模型中的压力，得到替换后的该裂缝网格的考虑裂缝导流能力时效性的离散化的裂缝渗流数值模型；
由所有裂缝网格的中心处的压降模型，和替换后的所有裂缝网格的考虑裂缝导流能力时效性的离散化的裂缝渗流数值模型，形成分层压裂直井的油藏与裂缝流动耦合模型。
6.如权利要求1所述的分层压裂直井产能预测方法，其特征在于，根据分层压裂直井的油藏与裂缝流动耦合模型，获得分层压裂直井的产能，包括：
获得油藏与裂缝流动耦合模型中每一个裂缝网格的产能；
对所有裂缝网格的产能求和，获得分层压裂直井的产能。
7.一种分层压裂直井产能预测装置，其特征在于，包括：
油藏渗流模型建立模块，用于根据分层压裂直井的油藏参数，建立分层压裂直井的油藏渗流模型；
裂缝渗流模型建立模块，用于根据分层压裂直井的裂缝参数，建立分层压裂直井的裂缝渗流模型；
网格划分模块，用于对分层压裂直井的裂缝进行网格划分，获得多个裂缝网格；
第一裂缝网格计算模块，用于对每一裂缝网格，根据分层压裂直井的油藏渗流模型，获得该裂缝网格的中心处的压降模型；
第二裂缝网格计算模块，用于对每一裂缝网格，根据分层压裂直井的裂缝渗流模型和裂缝导流能力时效性计算模型，建立该裂缝网格的考虑裂缝导流能力时效性的离散化的裂缝渗流数值模型；
油藏与裂缝流动耦合模型获得模块，用于根据所有裂缝网格的中心处的压降模型，和所有裂缝网格的考虑裂缝导流能力时效性的离散化的裂缝渗流数值模型，获得分层压裂直井的油藏与裂缝流动耦合模型；
产能计算模块，用于根据分层压裂直井的油藏与裂缝流动耦合模型，获得分层压裂直井的产能；
裂缝导流能力时效性计算模型通过如下步骤获得：进行多次裂缝长期导流能力实验，确定裂缝导流能力变异系数，然后根据裂缝导流能力变异系数，获得如下的裂缝网格i的裂缝导流能力时效性计算模型：
[kFyd]i,n＝(kF0yd0)i,n(1-βlg(n/86400+1))
其中，β为裂缝导流能力变异系数，无因次，取值为0.2～0.3；kFoydo为初始裂缝导流能力，单位为m2·m；n为时刻，单位为s；
第二裂缝网格计算模块具体用于：进行裂缝长期导流能力实验，确定裂缝导流能力变异系数；根据裂缝导流能力变异系数，获得裂缝导流能力时效性计算模型；对每一裂缝网格，根据分层压裂直井的裂缝渗流模型，建立该裂缝网格的离散化的裂缝渗流数值模型；对每一裂缝网格，根据该裂缝网格的离散化的裂缝渗流数值模型，和裂缝导流能力时效性计算模型，建立该裂缝网格的考虑裂缝导流能力时效性的离散化的裂缝渗流数值模型。
8.一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至6任一项所述方法。
9.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有执行权利要求1至6任一项所述方法的计算机程序。
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