CN110454127A - 一种非常规油气藏加密井有利加密时间窗口确定方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了本发明涉及一种非常规油气藏加密井有利加密时间窗口确定方法，他包括以下步骤：S1、建立储层地质网格模型；S2、建立水力压裂延展模型；S3、建立三维页岩气藏数值模拟模型，计算生产过程中储层孔隙压力场；S4、建立三维地应力模型；S5、建立目标区域四维动态地应力场变化模型；S6、计算不同时间应力场变化；S7、不同时间下的加密井压裂模拟；S8、不同时间加密后产能分析，并确定加密时间窗口确定。本发明有益效果是：能够针对页岩油气藏特性，反映压裂井开发过程中地应力变化，分析不同时间下加密井压裂及生产的效果，为加密井选择合适的开发时间，尽可能地提高加密区域的单井产能和区域采收率。

Description

一种非常规油气藏加密井有利加密时间窗口确定方法

技术领域

本发明涉及石油与天然气开发领域，尤其涉及一种非常规油气藏加密井有利加密时间窗口确定方法。

背景技术

目前油气资源依然在我国能源安全、国民经济发展中发挥着重要作用，其中非常规资源在我国油气生产领域所占比重逐渐增加，尤其是页岩油气资源，而如何合理高效开发这类油气藏资源已成为目前油气勘探开发领域一个备受关注的问题。我国页岩气藏开发已经历从勘探逐步转入开发阶段，目前已初具规模，为了保证区块产量供给，国内已经逐步开始井间加密等增产稳产开发方案探索与研究。

水平井钻井工艺及压裂增产工艺是目前页岩气藏开发的两大重要工艺技术，而充分发挥工艺优势、提高增产措施效果的核心在于建立有利的裂缝网络体系，改善储层油气渗流条件。因此充分考虑地层应力变化，掌握裂缝扩展规律，选择合适地应力条件和开发时机是提高页岩气藏储层的关键。

一般来说储层地应力场只能较为准确的反映某一时刻的地应力状态，而随着油气井的生产/注入开发，由于储层流体的变化及储层岩石的各向异性和非均质性，储层地应力会发生非线性和不规律的变化。在不同的地应力场条件下，某一位置处的加密井水力压裂改造时，其裂缝网络展布、压裂改造范围、缝网复杂程度、改造区内渗流通道改造效果是不同的。同时不同时间，加密井储层改造区域的产能条件也会发生变化，这会导致区域生产井产量及采收率发生变化，从而影响区域的开发效果。因此，亟待提出一种页岩气储藏有利时间加密窗口确定方法。

发明内容

本发明的目的提供一种在于针对页岩气藏开发过程中，在水平井水力压裂施工条件下，模拟不同生产注入时期储层孔隙压力、应力场变化，从而指导水平井井网有利加密时间窗口优选的供的页岩气藏有利加密时间窗口确定方法。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：一种非常规油气藏加密井有利加密时间窗口确定方法，其特征在于：包含以下步骤：

S1、根据页岩气藏储层构造层面数据、储层物性数据、岩石力学数据，建立目标区域地质网格模型，通过属性粗化、插值计算方法，计算三维地质网格模型属性。

S2、在S1模型基础上，根据目标井压裂设计或施工数据，分析、模拟三维水力压裂缝网扩展分布规律，计算水力压裂缝网属性。

S3、在S1和S2模型基础上，结合储层温压参数、流体高压物性参数、相渗参数、吸附解吸参数，建立数值模拟模型，预测气井不同生产制度下，储层在不同时期的三维孔隙压力场，或利用各井历史生产数据，进行气井产能历史拟合，模拟不同时期储层三维孔隙压力场。

S4、在S1模型基础上，建立研究区域地层三维地应力模型，采用插值算法将地质模型力学相关参数赋值到三维地应力模型中，并利用应力平衡法修正应力场分布模型，形成初始三维地应力场。

S5、利用气藏数值模拟所得不同生产时间的三维孔隙压力场结果作为不同计算时间步长的边界条件，以初始三维地应力场为初始条件，建立目标区域四维动态地应力场变化模型。

S6、在S5中动态地应力模型基础上进行渗流-应力耦合迭代计算，分析目标区域的地应力、地层位移、体积应变率以及孔隙压力动态孔弹性参数的变化情况。

S7、在S6四维地应力模型计算结果基础上，结合S2中水力压裂模型，计算不同时间、不同地应力场情况下加密井水力压裂裂缝网络展布模拟。

S8、将S7加密井水力压裂裂缝模拟结果带入S3的气藏数值模拟模型中，计算不同时间加密井改造改造后单井及区域产能预测结果，对比其长期和短期累计产量及采收率情况，优选页岩气藏加密时间窗口。

进一步地，所述步骤S3包括如下子步骤：

S31、确定数值模拟模型类型、储层温压参数、流体高压物性参数、气藏吸附解析模型、相渗数据；

S32、完井改造数据，并利用Oda方法计算水力压裂模拟裂缝所在地质网格属性；

S33、结合地质网格属性模型、天然裂缝属性模型、水力压裂模拟结果、垂向管流模型，建立数值模拟模型，模拟计算区块内气井产量与孔隙压力变化结果。

本发明具有以下优点：

1.本发明在传统油气藏模拟基础上增添了水力压裂裂缝网络特征属性，并在以往双翼缝的基础上，创新性提出水力裂缝网络数据在油气藏模拟中的应用，提高模型与真实压裂增产效果的符合度。

2.本发明通过考虑生产/注入动态过程，建立渗流-应力耦合的动态地应力模型，实现了油气藏开发过程中储层地应力场及储层物性变化模拟和预测，克服油气藏储层开发静态向动态的转化。

3.本发明创新性提出了页岩气藏加密时间窗口方法，从页岩气藏孔隙压力和地应力动态变化角度出发，提出以应力差最小化为原则，保证加密井裂缝改造复杂度最大化和区块整体产能最大化，是一套综合考虑多种影响因素的方法。为我国页岩气稳产增产提供了科学高效的***技术支持。

附图说明

图1为本发明流程图；

图2为三维地质网格属性模型图；

图3为水力压裂模拟展布图；

图4为水力压裂裂缝网格三向渗透率分布图；

图5为生产前后储层孔隙压力对比图；

图6为不同生产时间水平两向应力差对比图；

图7为不同加密时间加密井压裂裂缝展布对比图；

图8为不同加密时间加密井压裂改造体积对比图；

图9为不同加密时间区块产量对比曲线图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的描述，但本发明的保护范围不局限于以下所述。

一种非常规油气藏加密井有利加密时间窗口确定方法，其特征在于：包含以下步骤：

S1、根据页岩气藏储层构造层面数据、储层物性数据、岩石力学数据，建立目标区域地质网格模型，通过属性粗化、插值计算方法，从而三维地质网格模型属性，如孔隙度、渗透率、含水饱和度、岩石密度、岩石力学参数，杨氏模量，泊松比、水平最大主应力；渗透率、泊松比和水平最大主应力如图2所示；

若储层天然裂缝发育，则可建立反映储层天然裂缝形态分布的离散裂缝网络分布模型，计算裂缝所在的地质网格属性；

根据区域内目标井成像测井资料，分析井筒方向上，不同层位或不同产状天然裂缝裂缝分布密度；根据储层露头天然裂缝观察统计资料，确定天然裂缝形状、尺寸；根据岩心实验数据及岩性观察数据，分析储层裂缝开度及渗透率参数；依据上述参数要求，建立反映储层天然裂缝形态分布的离散裂缝网络模型，根据单井测井数据或岩心描述中天然裂缝产状及分布，统计一维裂缝密度及产状分布规律，并通过Monte Carle方法分析计算出天然裂缝空间密度；

若目标区域有地震数据时，可利用使用蚂蚁追踪法计算空间大型裂缝分布，通过地震相干体及曲率变化情况分析区域内天然裂缝空间发育和分布情况；

将离散裂缝属性转化至地质网格模型属性时，可采用Oda方法，将离散裂缝属性映射到地质模型网格上，如：可根据式(1)、(2)，计算裂缝网格X、Y、Z(或I、J、K)三向渗透率：

F_ij为裂缝张量；V为网格单元体积；N为网格内裂缝数量；A_k第k条裂缝的裂缝缝面面积；T_k第k条裂缝的裂缝传导率；n_ikn_jk分别为第k条裂缝单位法向的i、j分量；k_ij渗透率张量；F_kk为裂缝张量矩阵的积；δ_ij为克罗内克函数。

S2、在S1模型基础上，根据目标井压裂设计或施工数据，分析、模拟三维水力压裂缝网扩展分布规律，计算水力压裂缝网属性，模拟结果如图3所示；

对于单孔储层模型，即不考虑天然裂缝的油气储层，结合三维网格属性模型，在三维水力压裂模型中，利用实际或设计泵注数据，模拟水力缝尺寸及属性；

对于双孔储层模型，即考虑含有天然裂缝的油气储层模型，结合三维网格属性模型和离散天然裂缝分布的模型，在三维水力压裂模型中，利用实际或设计的泵注数据，模拟天然裂缝网络中水力裂缝网络分布及属性，采用Oda方法，将离散裂缝属性转化为网格模型属性；

若有压裂施工过程中的微地震事件数据，可对比模拟的微地震事件数据，修正相关参数，调整裂缝分布；

在水力压裂模拟过程中，特别是针对水平井多段压裂，还可考虑多段水力压裂裂缝扩展延伸时的诱导应力场引起的原始地应力场的变化。

S3、在S1和S2模型基础上，结合储层温压参数、流体高压物性参数、相渗参数、吸附解吸参数，建立数值模拟模型，预测气井不同生产制度下，储层在不同时期的三维孔隙压力场，或利用各井历史生产数据，进行气井产能历史拟合，模拟不同时期储层三维孔隙压力场；

所述步骤S3包括如下子步骤：

S31、确定数值模拟模型类型、储层温压参数、流体高压物性参数、气藏吸附解析模型、相渗数据，本次采用气水两相模型，气相选用单项甲烷模型，温度设定为常数，气体解析模型选用页岩富气解析模型，相渗采用建议裂缝性模型；

S32、完井改造数据，并利用Oda方法计算水力压裂模拟裂缝所在地质网格属性，如I、J、K(或X、Y、Z)方向裂缝渗透率；并根据矿场试井数据纠正裂缝属性，如图4所示；

S33、结合地质网格属性模型、天然裂缝属性模型、水力压裂模拟结果、垂向管流模型，建立数值模拟模型，模拟计算区块内气井产量与孔隙压力变化结果，如图5所示。

S4、在S1模型基础上，建立研究区域地层三维地应力模型，采用插值算法将地质模型力学相关参数赋值到三维地应力模型中，并利用应力平衡法修正应力场分布模型，形成初始三维地应力场。

S5、利用气藏数值模拟所得不同生产时间的三维孔隙压力场结果作为不同计算时间步长的边界条件，以初始三维地应力场为初始条件，建立目标区域四维动态地应力场变化模型。

S6、在S5中动态地应力模型基础上进行渗流-应力耦合迭代计算，分析目标区域的地应力、地层位移、体积应变率以及孔隙压力动态孔弹性参数的变化情况。

S7、在S6四维地应力模型计算结果基础上，结合S2中水力压裂模型，计算不同时间、不同地应力场情况下加密井水力压裂裂缝网络展布模拟，可在四维地应力模型中，选择水平两向应力差最小，且分布区域最大的有利加密井施工改造时间点，并在该时间点处的储层属性模型及应力分布模型中，选择储层应力差最小，储层物性及含油气性最好的加密井井位及储层靶点，如图6所示。

S8、将S7加密井水力压裂裂缝模拟结果带入S3的气藏数值模拟模型中，计算不同时间加密井改造改造后单井及区域产能预测结果，对比其长期和短期累计产量及采收率情况，优选页岩气藏加密时间窗口；

以改造效果最大化为原则，在优选出的参考井生产1年后及3年后2个加密改造时间点进行加密井改造，对比同一施工参数，在原水力压裂模型中模拟加密井水力压裂裂缝网络展布及裂缝属性，如图7所示；计算加密井改造体积，如图8所示，统计结果如表1所示，参照S4的相关步骤，预测区块内各井累计开采5年的累计产量，如图9所示，对比产能结果，优选最佳时间窗口。

表1不同时间加密井压裂改造体积

	一年后	3年后
			改造体积m<sup>3</sup>	23981	18984

Claims (2)

1.一种非常规油气藏加密井有利加密时间窗口确定方法，其特征在于：包含以下步骤：

S1、根据页岩气藏储层构造层面数据、储层物性数据、岩石力学数据，建立目标区域地质网格模型，通过属性粗化、插值计算方法，计算三维地质网格模型属性；

S2、在S1模型基础上，根据目标井压裂设计或施工数据，分析、模拟三维水力压裂缝网扩展分布规律，计算水力压裂缝网属性；

S3、在S1和S2模型基础上，结合储层温压参数、流体高压物性参数、相渗参数、吸附解吸参数，建立数值模拟模型，预测气井不同生产制度下，储层在不同时期的三维孔隙压力场，或利用各井历史生产数据，进行气井产能历史拟合，模拟不同时期储层三维孔隙压力场；

S4、在S1模型基础上，建立研究区域地层三维地应力模型，采用插值算法将地质模型力学相关参数赋值到三维地应力模型中，并利用应力平衡法修正应力场分布模型，形成初始三维地应力场；

S5、利用气藏数值模拟所得不同生产时间的三维孔隙压力场结果作为不同计算时间步长的边界条件，以初始三维地应力场为初始条件，建立目标区域四维动态地应力场变化模型；

S6、在S5中动态地应力模型基础上进行渗流-应力耦合迭代计算，分析目标区域的地应力、地层位移、体积应变率以及孔隙压力动态孔弹性参数的变化情况；

S7、在S6四维地应力模型计算结果基础上，结合S2中水力压裂模型，计算不同时间、不同地应力场情况下加密井水力压裂裂缝网络展布模拟；

S8、将S7加密井水力压裂裂缝模拟结果带入S3的气藏数值模拟模型中，计算不同时间加密井改造改造后单井及区域产能预测结果，对比其长期和短期累计产量及采收率情况，优选页岩气藏加密时间窗口。

2.根据权利要求1所述的一种非常规油气藏加密井有利加密时间窗口确定方法，其特征在于：所述步骤S3包括如下子步骤：

S31、确定数值模拟模型类型、储层温压参数、流体高压物性参数、气藏吸附解析模型、相渗数据；

S32、完井改造数据，并利用Oda方法计算水力压裂模拟裂缝所在地质网格属性；

S33、结合地质网格属性模型、天然裂缝属性模型、水力压裂模拟结果、垂向管流模型，建立数值模拟模型，模拟计算区块内气井产量与孔隙压力变化结果。