本發(fā)明屬于頁巖氣開采作業(yè)
技術領域：
，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：
：在頁巖氣開發(fā)中，在水平井基礎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發(fā)展迅速，并進入規(guī)模化應用階段。目前，分支水平井技術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產量，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，氣井的產量逐漸降低，氣井開采的經濟效益也隨之降低；若是保持井口流量不變而隨著時間的推移，地層壓力差導致水平井井底產出地層水，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之一。滑脫系數(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的質量或摩爾數(shù)，一般由實驗測定。因此現(xiàn)有技術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。技術實現(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施：步驟1：確定目標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水量；qg表示分支水平井的日產氣量；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：計算分支水平井頁巖氣產量的理論值q0；步驟4：根據步驟3中的q0進行分支水平井日實際產量qs的投產，即使qs＝q0，同時記錄生產時間，并繪制分支水平井日實際產量和時間的曲線圖A，以及繪制分支水平井日實際產水量和時間的曲線圖B；步驟5：當所述步驟4的曲線圖A出現(xiàn)跳變點時，調整分支水平井的產量qs，記為q1；步驟6：根據步驟5中的q1進行分支水平井的日實際產量qs的投產，即使qs＝q1，同時記錄生產時間，并繪制分支水平井日實際產量和時間的曲線圖A，以及繪制分支水平井日實際產水量和時間的曲線圖B；步驟7：當所述步驟6的曲線圖A出現(xiàn)跳變點時，調整分支水平井的日實際產量qs，記為q2；步驟8：重復步驟6和步驟7直至分支水平井產量和時間的曲線圖A不出現(xiàn)跳變點為止，此時分支水平井的日實際產量將不再進行調整；步驟9：在分支水平井日實際產水量和時間的曲線圖B上對日產水量求和得到累計產水量Q水總，當累計產水量和臨界產水量相等時，分支水平井報廢。本發(fā)明的特點還在于：步驟3中計算分支水平井頁巖氣產量的理論值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)進行積分得出頁巖氣產量公式為：q0=πk0l0ZscTscρgscpscTμgZΣn=1m(pe+kBb2πδ2)2-(pwn+kBb2πδ2)2lnR(t)rwn---(2)]]>式中，l0表示氣層水平長度；Zsc表示標準狀態(tài)下氣體壓縮因子；Tsc表示標準狀態(tài)下溫度；ρgsc表示標準狀態(tài)下氣體密度；psc表示標準狀態(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中調整分支水平井的產量qs的具體方法為：步驟5.1：根據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的調整函數(shù)分支水平井的產量qs進行調整，q1=πk0l0ZscTscρgscpscTμgZΣn=1f(t)(pe+kBb2πδ2)2-(pwn+kBb2πδ2)2lnR(t)rwn---(4)]]>式中，q1表示氣井井口調整日產量。步驟9中累計產水量Q水總的計算方法為：式中，q日產水表示頁巖氣井日實際產水量；步驟9中臨界產水量通過目標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通過實驗室測定獲得。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，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)的調整函數(shù)，可以合理的調整氣井的產量，避免了盲目的調整，減小了對氣層的破壞；3、建立了按照基于滑脫系數(shù)的調整函數(shù)分級調整氣井井口流量的公式，通過選擇合理的分級調整頁巖氣的井口流量，可以降低地層生產壓差，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)的開采方法在生產曲線圖上出現(xiàn)躍變點時，選擇合適的調整時機，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產量；在躍變點產生后進行調整，有利于頁巖氣及時攜帶水平井筒內的產出水，降低氣水混合物返還井底的危害，減少產出水在井底的聚集，從而降低了維護費用，效率高，節(jié)省了維護成本。具體實施方式本發(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水量；qg表示分支水平井的日產氣量；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：計算分支水平井頁巖氣產量的理論值q0；按照穩(wěn)定滲流理論，利用擬函數(shù)法對公式(1)進行積分得出頁巖氣產量公式為：q0=πk0l0ZscTscρgscpscTμgZΣn=1m(pe+kBb2πδ2)2-(pwn+kBb2πδ2)2lnR(t)rwn---(2)]]>式中，l0表示氣層水平長度；Zsc表示標準狀態(tài)下氣體壓縮因子；Tsc表示標準狀態(tài)下溫度；ρgsc表示標準狀態(tài)下氣體密度；psc表示標準狀態(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：根據步驟3中的q0進行分支水平井日實際產量qs的投產，即使qs＝q0，并記錄生產時間，并繪制分支水平井日實際產量和時間的曲線圖A，并繪制分支水平井日實際產水量和時間的曲線圖B；步驟5：當所述步驟4的曲線圖A出現(xiàn)跳變點時，調整分支水平井的產量qs，記為q1；調整分支水平井的產量qs的具體方法為：步驟5.1：根據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的調整函數(shù)分支水平井的產量qs進行調整，q1=πk0l0ZscTscρgscpscTμgZΣn=1f(t)(pe+kBb2πδ2)2-(pwn+kBb2πδ2)2lnR(t)rwn---(4)]]>式中，q1表示氣井井口調整日產量；步驟6：根據步驟5中的q1進行分支水平井的日實際產量qs的投產，即使qs＝q1，并記錄生產時間，并繪制分支水平井日實際產量和時間的曲線圖A，以及繪制分支水平井日實際產水量和時間的曲線圖B；步驟7：當所述步驟6的曲線圖A出現(xiàn)跳變點時，調整分支水平井的產量qs，記為q2；步驟8：重復步驟6和步驟7直至分支水平井產量和時間的曲線圖不出現(xiàn)跳變點為止，此時分支水平井的日實際產量將不再進行調整；步驟9：在分支水平井日實際產水量和時間的曲線圖B上對日產水量求和得到累計產水量Q水總，所述累計產水量Q水總的計算方法為：式中，q日產水表示頁巖氣井日實際產水量；當累計產水量和臨界產水量相等時，分支水平井報廢。顯然，所描述的實施例僅僅是本申請一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本申請中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都應當屬于本申請保護的范圍。由于頁巖氣井的總的產氣量包含氣層壓力下降導致的產量和頁巖氣解吸氣導致的產量兩部分，因此通過調整頁巖氣的井口產量可以達到延緩地層水產出和延長氣井壽命以便增加解吸氣產量，從而最終達到增加頁巖氣井總產量的目的。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，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)的調整函數(shù)，可以合理的調整氣井的產量，避免了盲目的調整，減小了對氣層的破壞；建立了按照基于滑脫系數(shù)的調整函數(shù)分級調整氣井井口流量的公式，通過選擇合理的分級調整頁巖氣的井口流量，可以降低地層生產壓差，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)的開采方法在生產曲線圖上出現(xiàn)躍變點時，選擇合適的調整時機，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產量；在躍變點產生后進行調整，有利于頁巖氣及時攜帶水平井筒內的產出水，降低氣水混合物返還井底的危害，減少產出水在井底的聚集，從而降低了維護費用，效率高，節(jié)省了維護成本。當前第1頁1 2 3