[发明专利]一种页岩气多级压裂水平井井筒压力及入流量预测方法

说明书

本发明涉及一种页岩气多级压裂水平井井筒压力及入流量预测方法，步骤如下：S₁、沿井筒长度进行分段，并根据已知的上一点流体流动参数，估算下一点压力降和温度降；S₂、计算流体物性参数，并根据压降方程和能量守恒方程计算压力降和温度降；S₃、根据计算段是否存在裂缝和桥塞，计算由裂缝进入井筒的气液两相入流量、注入干扰压降损失和桥塞压降损失，并更新井筒内气液两相流量以及压力降；S₄、将步骤S₂和S₃计算得到的压力降和温度降与估算值比较，重复步骤S₁～S₄直到压力降和温度降同时满足精度要求；S₅、重复步骤S₁～S₅直到所有分段计算结束。本发明考虑井筒气液两相流动、水平井筒变质量流动以及储层渗流与井筒多相流耦合，建立了页岩气多级压裂水平井井筒气液两相流动规律与入流量的预测方法，弥补了页岩气多级压裂水平井井底压力与入流量剖面预测的技术空白，能够提高现场工程师对页岩气井生产动态的认识，加强页岩气井日常管理。

技术领域

本发明涉及页岩气开发水平井多级压裂技术领域，具体涉及一种耦合井筒多相流动的页岩气多级压裂水平井入流量的预测方法。

背景技术

2016年，《巴黎气候协定》生效，加快推动了世界能源消费结构转型，向全球发出了绿色低碳和可持续发展的强烈信号。我国“十三五”规划提出了2020年天然气在能源消费中占比10％的目标，而我国天然气长期处于供不应求的局面，在当前政策情景下，实现该目标面临较大的挑战。加快页岩气的开发，是缓解我国天然气供需矛盾的必然选择。页岩气储层渗透率极低，没有自然产能，需要进行大规模水力压裂增产以达到商业开采的目的，水平井多级压裂技术是当前页岩气开采的主要增产作业手段。

在页岩气开采过程中，根据井口监测压力、温度和流量数据对井底压力和入流量剖面进行预测是认识和管理页岩气井的关键。然而由于存在以下技术难题，目前现场工程师主要根据经验进行预测。(1)在页岩气生产过程中，由于压裂液的返排，井筒中以气液两相流动的形式存在；(2)在水平井筒气液两相由趾端流向跟端的过程中，气液两相通过裂缝不断流入井筒，井筒中为变质量气液两相流动；(3)在水平井筒变质量气液两相流动过程中，由储层渗流经裂缝流入井筒的流体会改变井筒内多相流动规律，而井筒内压力的变化又会影响气液两相的入流量，此过程为储层渗流与井筒气液两相流动的耦合过程。上述3方面问题均增加了页岩气多级压裂水平井井筒流体流动规律和入流量预测的复杂性，从而导致现场工程师对页岩气动态开采过程中井底压力变化和入流量剖面认识不足，目前缺乏有效的技术手段。

为了解决上述问题，本发明考虑水平井筒变质量流和储层渗流-井筒多相流耦合，根据气液两相流理论，建立页岩气多级压裂水平井井筒气液两相流动模型，从而精确预测井底压力和气液两相入流量剖面，提高现场工程师的认识和管理水平。

发明内容

本发明要解决的技术问题为：为了解决页岩气开采过程中，井底压力与入流量预测问题，尤其是井筒气液两相流动、水平段变质量两相流动以及井筒与储层耦合问题，本发明提供一种页岩气多级压裂水平井井筒压力及入流量预测方法，该方法可实现页岩气开采时井底压力以及产液和产气剖面的精确预测。

本发明的技术方案如下：

一种页岩气多级压裂水平井井筒压力及入流量预测方法，步骤如下：

获取计算需要基础数据；

根据基础数据，结合垂直和倾斜井筒两相流动模型，计算水平井筒跟端流动参数；

基于跟端流动参数，根据水平井筒变质量流动模型，耦合储层渗流规律，求解水平井筒压力分布规律和气液两相入流量。

本发明的一种页岩气多级压裂水平井井筒压力及入流量预测方法，所述模型包括垂直井筒两相流动模型、水平井筒变质量两相流动模型、两相产能方程，所述两相为气和液。