[发明专利]一种页岩气水平井重复压裂产能计算方法

说明书

本发明属于非常规油气增产改造技术领域，具体而言，涉及一种页岩气水平井重复压裂产能计算方法，本方法包括以下步骤：将页岩储层当作小变形的弹性材料，建立应力‑应变模型和储层物性参数动态模型；建立干酪根和无机质中的连续性方程；将建立的固体形变控制方程和页岩气多尺度渗流方程分别进行数值求解；将页岩气井储层地质参数、物性参数和初次压裂设计参数带入页岩气流‑固耦合数值模型，记录储层压力场和水力裂缝导流能力；将重复压裂设计参数带入页岩气流‑固耦合数值模型，计算重复压裂后页岩气井产能。本发明方法考虑页岩储层的渗流特征和应力‑压力场动态变化，预测页岩储层重复压裂的产能和采收率，指导页岩气水平井重复压裂优化设计。

技术领域

本发明涉及一种页岩气水平井重复压裂产能计算方法，属于非常规油气增产改造技术领域。

背景技术

体积压裂技术是实现页岩气工业化开采的有效技术手段，特别是在北美和中国四川盆地等页岩油气开发中得到广泛应用。随着生产过程中页岩储层压力的衰减，裂缝系统的导流能力也随地层有效应力增加而降低，引起页岩气井的产量急剧下降并保持长期稳产低产。通过化学暂堵或者机械封隔的方法对老井进行重复压裂形成更加复杂的裂缝网络和更大的改造体积，能够有效提高页岩储层的产量和采收率。

页岩气井重复压裂优化设计受制于储层物性、原地应力非均匀分布、完井方式和生产特征等多方面因素，特别是初始水力缝网的导流能力和形态使得重复压裂时裂缝的延伸行为更加复杂，给页岩气水平井重复压裂提出了巨大的挑战。

页岩气水平井重复压裂优化设计需要确定重复压裂的时机和压裂后渗透率、产量和产能的提升效率，使其达到预期的经济指标。页岩储层作为一种应力敏感的三重孔隙介质储层，在实际生产过程中，干酪根气体解吸进入无机质孔隙，而无机质孔隙又向天然裂缝提供气源，表现为明显的微观到宏观的渗流特征，常规油气储层重复压裂产能计算方法并不具有适用性，因此，需要一种考虑压力-应力场、储层物性、渗流形态的计算方法对页岩气水平井重复压裂的产能进行模拟，指导页岩气水平井重复压裂优化设计。

发明内容

本发明提供了一种页岩气水平井重复压裂产能计算方法，其目的在于，解决现有技术不适合应用到重复压裂的产能计算的问题，依据页岩储层真实的渗流特征和应力-压力场动态变化，考虑三重孔隙介质储层，合理预测页岩储层重复压裂的产能和采收率，指导页岩气水平井重复压裂优化设计。

本发明的技术方案如下：

一种页岩气水平井重复压裂产能计算方法，其特征在于，包括以下步骤：

(a)将页岩储层当作小变形的弹性材料，考虑外部应力、孔隙压力和页岩气解吸效应引起岩体骨架变形，建立应力-应变模型和储层物性参数动态模型，并给出初始与边界条件；

(b)考虑干酪根表面气体吸附解吸、纳米孔隙中的Knudsen扩散、表面扩散和滑移流、无机质中的滑移流和Knudsen扩散、天然裂缝中的黏性流的页岩气储集和渗流特征，分别建立干酪根和无机质中的连续性方程；

(c)将建立的固体形变控制方程和页岩气多尺度渗流方程分别进行数值求解，并给出页岩气流-固耦合数值模型整体求解方法；

(d)将页岩气井储层地质参数、物性参数和初次压裂设计参数带入页岩气流-固耦合数值模型，模拟至重复压裂时间节点，记录储层压力场和水力裂缝导流能力；

(e)将重复压裂设计参数带入页岩气流-固耦合数值模型，更新储层压力场和水力裂缝导流能力，计算重复压裂后页岩气井产能。

进一步的，所述步骤(a)中，引起页岩岩体骨架变形为外部应力、孔隙压力和页岩气解吸效应组成的多重介质有效应力，表示为：