本發(fā)明屬于頁巖氣開采作業(yè)
技術(shù)領(lǐng)域：
，涉及一種基于滑脫系數(shù)的分支水平井開采方法。
背景技術(shù)：
：在頁巖氣開發(fā)中，在水平井基礎(chǔ)上鉆取分支井可以增加目的層長度、增大泄油面積，提高油氣產(chǎn)量，因此，自2010年頁巖氣開采成本降低以后，我國分支水平井鉆井技術(shù)發(fā)展迅速，并進(jìn)入規(guī)模化應(yīng)用階段。目前，分支水平井技術(shù)是開采頁巖氣儲層比較有效的手段。在頁巖氣井的開采中，為了獲得最大的累計(jì)產(chǎn)量，一般地，一種方法是控制氣井水平井井底的壓力不變，另一種方法是控制氣井的井口流量不變。但是，現(xiàn)有的頁巖氣分支水平井開采方法通常存在不足之處：保持井底壓力不變而隨著時間的推移，氣井的產(chǎn)量逐漸降低，氣井開采的經(jīng)濟(jì)效益也隨之降低；若是保持井口流量不變而隨著時間的推移，地層壓力差導(dǎo)致水平井井底產(chǎn)出地層水，地層水堵塞頁巖氣的氣流通道，降低氣井的開發(fā)壽命。這兩種開采方法都沒有考慮頁巖氣在儲集層的滑脫能力，即頁巖氣的分子滑脫系數(shù)，這是頁巖氣的物理性質(zhì)之一?；撓禂?shù)是沿氣體流動方向，在單位時間每單位濃度梯度的條件下，垂直通過單位面積所滑脫某物質(zhì)的質(zhì)量或摩爾數(shù)，一般由實(shí)驗(yàn)測定。因此現(xiàn)有技術(shù)中亟需一種考慮頁巖氣滑脫系數(shù)以便提高頁巖氣采收率的分支水平井開采方法。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的是提供一種基于滑脫系數(shù)的分支水平井開采方法，解決了現(xiàn)有頁巖氣分支水平井開采中存在的隨著開采時間的延長，水平井井底地層水堵塞頁巖氣的氣流通道，降低氣井的開發(fā)壽命的問題。本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是，一種基于滑脫系數(shù)的分支水平井開采方法，具體按照以下步驟實(shí)施：步驟1：確定目標(biāo)儲層的巖心絕對滲透率k0、頁巖氣滑脫系數(shù)b和頁巖氣的粘度μg；步驟2：建立滑脫系數(shù)影響下的氣水兩相滲流公式：qw=-k0krwμwdpdxqg=-k0krgμg(1+kB2πδ2bp)dpdx---(1)]]>式中，krw表示水相相對滲透率；μw表示水相粘度；表示儲集層的壓力梯度；qw表示分支水平井的理論日產(chǎn)水量；qg表示分支水平井的日產(chǎn)氣量；krg表示頁巖氣相對滲透率；kB表示玻爾茲曼常數(shù)；δ表示氣體分子的碰撞直徑；b表示滑脫系數(shù)，m2/s；p表示儲集層任意位置的壓力；步驟3：計(jì)算分支水平井頁巖氣產(chǎn)量的理論值q0；步驟4：根據(jù)步驟3中的q0進(jìn)行分支水平井日實(shí)際產(chǎn)量qs的投產(chǎn)，即使qs＝q0，同時記錄生產(chǎn)時間，并繪制分支水平井日實(shí)際產(chǎn)量和時間的曲線圖A，以及繪制分支水平井日實(shí)際產(chǎn)水量和時間的曲線圖B；步驟5：當(dāng)所述步驟4的曲線圖A出現(xiàn)跳變點(diǎn)時，調(diào)整分支水平井的產(chǎn)量qs，記為q1；步驟6：根據(jù)步驟5中的q1進(jìn)行分支水平井的日實(shí)際產(chǎn)量qs的投產(chǎn)，即使qs＝q1，同時記錄生產(chǎn)時間，并繪制分支水平井日實(shí)際產(chǎn)量和時間的曲線圖A，以及繪制分支水平井日實(shí)際產(chǎn)水量和時間的曲線圖B；步驟7：當(dāng)所述步驟6的曲線圖A出現(xiàn)跳變點(diǎn)時，調(diào)整分支水平井的日實(shí)際產(chǎn)量qs，記為q2；步驟8：重復(fù)步驟6和步驟7直至分支水平井產(chǎn)量和時間的曲線圖A不出現(xiàn)跳變點(diǎn)為止，此時分支水平井的日實(shí)際產(chǎn)量將不再進(jìn)行調(diào)整；步驟9：在分支水平井日實(shí)際產(chǎn)水量和時間的曲線圖B上對日產(chǎn)水量求和得到累計(jì)產(chǎn)水量Q水總，當(dāng)累計(jì)產(chǎn)水量和臨界產(chǎn)水量相等時，分支水平井報廢。本發(fā)明的特點(diǎn)還在于：步驟3中計(jì)算分支水平井頁巖氣產(chǎn)量的理論值q0的具體方法為：步驟3.1：按照穩(wěn)定滲流理論，利用擬函數(shù)法對公式(1)進(jìn)行積分得出頁巖氣產(chǎn)量公式為：q0=πk0l0ZscTscρgscpscTμgZΣn=1m(pe+kBb2πδ2)2-(pwn+kBb2πδ2)2lnR(t)rwn---(2)]]>式中，l0表示氣層水平長度；Zsc表示標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下氣體壓縮因子；Tsc表示標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下溫度；ρgsc表示標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下氣體密度；psc表示標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下壓力；T表示地層溫度；Z表示氣體壓縮因子；pe表示原始地層壓力；pwn表示水平井分支井底壓力；R(t)表示水平井分支影響下的動邊界；rwn表示分支井井筒半徑。步驟5中調(diào)整分支水平井的產(chǎn)量qs的具體方法為：步驟5.1：根據(jù)分支水平井的鉆井和射孔資料確定分支數(shù)m和各相鄰分支井射孔位置的間距l(xiāng)，并建立基于滑脫系數(shù)的調(diào)整函數(shù)如下：f(t)=(m-INT(t(l2βv)-1))INT(t(l2βv)-1)<m1INT(t(l2βv)-1)≥m---(3)]]>其中，式中，β表示頁巖地層壓力傳播系數(shù)；v表示地層壓力降傳播速度；f(t)表示調(diào)整函數(shù)；t表示開采時間；INT()表示取整函數(shù)；p表示地層壓力；步驟5.2：按照步驟5.1的調(diào)整函數(shù)分支水平井的產(chǎn)量qs進(jìn)行調(diào)整，q1=πk0l0ZscTscρgscpscTμgZΣn=1f(t)(pe+kBb2πδ2)2-(pwn+kBb2πδ2)2lnR(t)rwn---(4)]]>式中，q1表示氣井井口調(diào)整日產(chǎn)量。步驟9中累計(jì)產(chǎn)水量Q水總的計(jì)算方法為：式中，q日產(chǎn)水表示頁巖氣井日實(shí)際產(chǎn)水量；步驟9中臨界產(chǎn)水量通過目標(biāo)儲集層的探井和試井資料來確定。步驟1中巖心絕對滲透率k0通過巖心滲透率自動測定儀測定。步驟1中頁巖氣的粘度μg通過曲線擬合法獲得。步驟1中頁巖氣滑脫系數(shù)b通過實(shí)驗(yàn)室測定獲得。本發(fā)明的有益效果是：1、一種基于滑脫系數(shù)的分支水平井開采方法，按照分支水平井頁巖氣開采的特點(diǎn)，建立了考慮頁巖氣滑脫系數(shù)的氣水兩相滲流公式，可以充分開采儲集層的頁巖氣從而提高頁巖氣的采收率；2、建立了基于滑脫系數(shù)的調(diào)整函數(shù)，可以合理的調(diào)整氣井的產(chǎn)量，避免了盲目的調(diào)整，減小了對氣層的破壞；3、建立了按照基于滑脫系數(shù)的調(diào)整函數(shù)分級調(diào)整氣井井口流量的公式，通過選擇合理的分級調(diào)整頁巖氣的井口流量，可以降低地層生產(chǎn)壓差，從而減緩地層水水竄，延長分支水平井的開采壽命；4、按照基于滑脫系數(shù)的開采方法在生產(chǎn)曲線圖上出現(xiàn)躍變點(diǎn)時，選擇合適的調(diào)整時機(jī)，可以延緩壓降漏斗波及到的區(qū)域的壓力降落速度，延長解吸氣析出時間和析出量，從而整體上增加累計(jì)產(chǎn)量；在躍變點(diǎn)產(chǎn)生后進(jìn)行調(diào)整，有利于頁巖氣及時攜帶水平井筒內(nèi)的產(chǎn)出水，降低氣水混合物返還井底的危害，減少產(chǎn)出水在井底的聚集，從而降低了維護(hù)費(fèi)用，效率高，節(jié)省了維護(hù)成本。具體實(shí)施方式本發(fā)明一種基于滑脫系數(shù)的分支水平井開采方法，具體包括以下步驟：步驟1：確定目標(biāo)儲層的巖心絕對滲透率k0、巖心滑脫系數(shù)b和頁巖氣的粘度μg，其中巖心絕對滲透率k0通過巖心滲透率自動測定儀測定，頁巖氣的粘度μg通過曲線擬合法獲得；步驟2：建立滑脫系數(shù)影響下的氣水兩相滲流公式：qw=-k0krwμwdpdxqg=-k0krgμg(1+kB2πδ2bp)dpdx---(1)]]>式中，krw表示水相相對滲透率；μw表示水相粘度；表示儲集層的壓力梯度；qw表示分支水平井的理論日產(chǎn)水量；qg表示分支水平井的日產(chǎn)氣量；krg表示頁巖氣相對滲透率；kB表示玻爾茲曼常數(shù)；δ表示氣體分子的碰撞直徑；b表示滑脫系數(shù)；p表示儲集層任意位置的壓力；步驟3：計(jì)算分支水平井頁巖氣產(chǎn)量的理論值q0；按照穩(wěn)定滲流理論，利用擬函數(shù)法對公式(1)進(jìn)行積分得出頁巖氣產(chǎn)量公式為：q0=πk0l0ZscTscρgscpscTμgZΣn=1m(pe+kBb2πδ2)2-(pwn+kBb2πδ2)2lnR(t)rwn---(2)]]>式中，l0表示氣層水平長度；Zsc表示標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下氣體壓縮因子；Tsc表示標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下溫度；ρgsc表示標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下氣體密度；psc表示標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下壓力；T表示地層溫度；Z表示氣體壓縮因子；pe表示原始地層壓力；pwn表示水平井分支井底壓力；R(t)表示水平井分支影響下的動邊界；rwn表示分支井井筒半徑；步驟4：根據(jù)步驟3中的q0進(jìn)行分支水平井日實(shí)際產(chǎn)量qs的投產(chǎn)，即使qs＝q0，并記錄生產(chǎn)時間，并繪制分支水平井日實(shí)際產(chǎn)量和時間的曲線圖A，并繪制分支水平井日實(shí)際產(chǎn)水量和時間的曲線圖B；步驟5：當(dāng)所述步驟4的曲線圖A出現(xiàn)跳變點(diǎn)時，調(diào)整分支水平井的產(chǎn)量qs，記為q1；調(diào)整分支水平井的產(chǎn)量qs的具體方法為：步驟5.1：根據(jù)分支水平井的鉆井和射孔資料確定分支數(shù)m和各相鄰分支井射孔位置的間距l(xiāng)，并建立基于滑脫系數(shù)的調(diào)整函數(shù)如下：f(t)=(m-INT(t(l2βv)-1))INT(t(l2βv)-1)<m1INT(t(l2βv)-1)≥m---(3)]]>其中，式中，β表示頁巖地層壓力傳播系數(shù)；v表示地層壓力降傳播速度；f(t)表示調(diào)整函數(shù)；t表示開采時間；INT()表示取整函數(shù)；p表示地層壓力；步驟5.2：按照步驟5.1的調(diào)整函數(shù)分支水平井的產(chǎn)量qs進(jìn)行調(diào)整，q1=πk0l0ZscTscρgscpscTμgZΣn=1f(t)(pe+kBb2πδ2)2-(pwn+kBb2πδ2)2lnR(t)rwn---(4)]]>式中，q1表示氣井井口調(diào)整日產(chǎn)量；步驟6：根據(jù)步驟5中的q1進(jìn)行分支水平井的日實(shí)際產(chǎn)量qs的投產(chǎn)，即使qs＝q1，并記錄生產(chǎn)時間，并繪制分支水平井日實(shí)際產(chǎn)量和時間的曲線圖A，以及繪制分支水平井日實(shí)際產(chǎn)水量和時間的曲線圖B；步驟7：當(dāng)所述步驟6的曲線圖A出現(xiàn)跳變點(diǎn)時，調(diào)整分支水平井的產(chǎn)量qs，記為q2；步驟8：重復(fù)步驟6和步驟7直至分支水平井產(chǎn)量和時間的曲線圖不出現(xiàn)跳變點(diǎn)為止，此時分支水平井的日實(shí)際產(chǎn)量將不再進(jìn)行調(diào)整；步驟9：在分支水平井日實(shí)際產(chǎn)水量和時間的曲線圖B上對日產(chǎn)水量求和得到累計(jì)產(chǎn)水量Q水總，所述累計(jì)產(chǎn)水量Q水總的計(jì)算方法為：式中，q日產(chǎn)水表示頁巖氣井日實(shí)際產(chǎn)水量；當(dāng)累計(jì)產(chǎn)水量和臨界產(chǎn)水量相等時，分支水平井報廢。顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本申請一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本申請中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都應(yīng)當(dāng)屬于本申請保護(hù)的范圍。由于頁巖氣井的總的產(chǎn)氣量包含氣層壓力下降導(dǎo)致的產(chǎn)量和頁巖氣解吸氣導(dǎo)致的產(chǎn)量兩部分，因此通過調(diào)整頁巖氣的井口產(chǎn)量可以達(dá)到延緩地層水產(chǎn)出和延長氣井壽命以便增加解吸氣產(chǎn)量，從而最終達(dá)到增加頁巖氣井總產(chǎn)量的目的。一種基于滑脫系數(shù)的分支水平井開采方法，按照分支水平井頁巖氣開采的特點(diǎn)，建立了考慮頁巖氣滑脫系數(shù)的氣水兩相滲流公式，可以充分開采儲集層的頁巖氣從而提高頁巖氣的采收率；建立了基于滑脫系數(shù)的調(diào)整函數(shù)，可以合理的調(diào)整氣井的產(chǎn)量，避免了盲目的調(diào)整，減小了對氣層的破壞；建立了按照基于滑脫系數(shù)的調(diào)整函數(shù)分級調(diào)整氣井井口流量的公式，通過選擇合理的分級調(diào)整頁巖氣的井口流量，可以降低地層生產(chǎn)壓差，從而減緩地層水水竄，延長分支水平井的開采壽命；按照基于滑脫系數(shù)的開采方法在生產(chǎn)曲線圖上出現(xiàn)躍變點(diǎn)時，選擇合適的調(diào)整時機(jī)，可以延緩壓降漏斗波及到的區(qū)域的壓力降落速度，延長解吸氣析出時間和析出量，從而整體上增加累計(jì)產(chǎn)量；在躍變點(diǎn)產(chǎn)生后進(jìn)行調(diào)整，有利于頁巖氣及時攜帶水平井筒內(nèi)的產(chǎn)出水，降低氣水混合物返還井底的危害，減少產(chǎn)出水在井底的聚集，從而降低了維護(hù)費(fèi)用，效率高，節(jié)省了維護(hù)成本。當(dāng)前第1頁1 2 3