GB/T 41612-2022 页岩气井产量预测技术规范（正式版）

ICS75.020GB/T41612—2022页岩气井产量预测技术规范国家市场监督管理总局国家标准化管理委员会 I 4.1资料收集 4.2资料处理 25产量预测方法 25.1产量预测方法分类 25.2基于试井分析的方法 3 3 5 55.6类比法 56产量预测不确定性分析 67产量预测结果综合分析 6附录A(资料性)页岩气水平井典型流态 附录B(资料性)页岩气井产量递减模型 9附录C(资料性)页岩气井产量预测报告编写指南 IGB/T41612—2022本文件按照GB/T1.1—2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定起草。请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。本文件由全国天然气标准化技术委员会(SAC/TC244)提出并归口。本文件起草单位：中国石油化工股份有限公司石油工程技术研究院、中海油研究总院有限责任公司、中国石油化工股份有限公司江汉油田分公司勘探开发研究院、中国石油股份有限公司西南油气田分公司页岩气研究院、中石化重庆涪陵页岩气勘探开发有限公司、国家能源页岩气研发(实验)中心、四川省能源投资集团有限责任公司。1GB/T41612—2022页岩气井产量预测技术规范1范围本文件适用于页岩气井产量预测。2规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文DZ/T0254页岩气资源量和储量估算规范SY/T5440天然气井试井技术规范SY/T6171气藏试采地质技术规范SY/T6172油田试井技术规范SY/T6744油气藏数值模拟应用技术规范3术语和定义本文件没有需要界定的术语和定义。4资料收集与处理所需收集的资料包括但不限于以下内容：化度(若有);e)采气方式；g)生产数据：见表1;2GB/T41612—2022生产时间h日产量压力累产量年产量初期投产情况生产情况备注气水m³/d油压MPa套压MPa输压MPa气水m³/d气水m³/d4.2.3压力数据处理3GB/T41612—20225.2基于试井分析的方法根据应用的数据不同，绘制不同的典型曲线：a)若应用压力恢复数据进行试井分析，宜在(拟)压力与时间双对数图版上绘制(拟)压力和(拟)压力导数曲线；b)若应用生产数据进行试井分析，宜求得产量规整化(拟)压力[或(拟)压力规整化产量],将产量与时间、压力与时间的关系绘制成规整化(拟)压力与物质平衡(拟)时间、规整化(拟)压力导数与物质平衡(拟)时间的双对数曲线。5.2.2解释模型应用(拟)压力和(拟)压力导数双对数曲线、产量规整化(拟)压力[或(拟)压力规整化产量]及导数曲线形态、特征直线段进行曲线诊断，划分各流动段，确定地层渗流特征和边界性质，建立合适的解释模型：a)井模型选择多段压裂水平井；b)若地层中天然裂缝发育，宜选择双重孔隙介质模型；c)若双对数曲线上诊断出拟稳态流动时，需选择边界。对压力恢复历史或生产历史及5.2.1中的双对数图版进行历史拟合分析，通过调整物质平衡时间页岩气井常见的流动阶段为线性流、双线性流、拟稳态流、拟径向流等流动阶段(见附录A)。根据不同的流动阶段计算相应的参数(有效渗透率、裂缝半长、无因次裂缝导流能力、边界距离、改造体积等)。5.2.5产量预测拟合流量规整化压力及其导数时，兼顾气井生产历史拟合，包括产量、累积产量与压力拟合。由模根据历史拟合得到的模型参数，设定未来的生产制度进行产量预测，不同生产状况的气井宜取不同的预测制度。a)若定产量生产，宜先预测当前产量下的稳产期及稳产阶段的累产量；在稳产期之后预测产量递减。b)若非定产量生产，宜直接预测产量递减。第一年末的日产量除以年初的日产量，可得到初始年递减率。设定废弃产量或废弃压力，按照DZ/T0254的计算方法，得到的累积产量即为技术可采储量。设定经济极限产量或压力，按照DZ/T0254的计算方法，得到的累积产量即为经济可采储量。5.3产量递减法页岩气井产量递减模型可用但不限于以下模型：4GB/T41612—2022a)广义阿尔普斯(Arps)模型；b)分时间段的阿尔普斯(Arps)模型；c)幂指数递减(PLE)模型；d)延展指数递减(SEDM)模型；f)修正的董(Duong)递减模型；g)逻辑生长递减(LGM)模型；i)(拟)压力规整化产量(PNR)模型；j)产量规整化(拟)压力(RNP)模型。详见附录B。经济可采储量；参数对上述4个指标进行归一化，预测诸如单位水平段长度产量、单位水平段长度累积产b)初始产量需要通过历史拟合得到时，需排除诸如初期排液等对初期日产量的影响。生产历史只有产量数据时，可选择B.1～B.7的模型。同时有产量和压力数据，可选择附录B中的所有模型。应用附录B中的所有的产量递减模型，拟合实际生产数据中的产量变化数据，确定模型参数。对立相应的产量递减分析模型：b)处于线性流阶段，宜先估计线性流持续时间；产量预测的时间点位于线性流阶段内，宜建立c)处于双线性流阶段，宜先估计双线性流持续5GB/T41612—2022通过历史拟合确定模型参数后，应用所选定的产量递减模型，设定生产时间，预测日产量和累积产量。5.4产能试井法口压力波动不超过0.5%,气产量波动小于5.0%,可认为达到稳定时间；根据稳定流动所需的时间和选定的产能试井方法设计测试制度。按SY/T5440的规定执行。可选择二项式或指数式方法对产能试井数据进行回归，得到产能方程和无阻流量。根据无阻流量进行页岩气井配产或产量调整。产量和可采储量。保历史拟合指标数据的可靠性。确定参数的可调范围。其准确性和可靠性取决于地质模型和历史拟合的精度，要求地质模型得到开采动态历史拟合的验证。在生产历史拟合的基础上，按照SY/T6744设对于未投产或开发时间较短的新区(井)以及动态资料缺乏的老区(井),可类比地质条件相似、压裂类比法一般类比的主要参数为：a)地质条件：埋深、总有机碳(TOC)、孔隙度、含气饱和度、天然裂缝发育情况(应力、构造条6GB/T41612—2022件等);6产量预测不确定性分析对于未投产或开发时间较短的井(区块)、以及动态资率为90%)、P50(累积概率为50%)、P10(累积概率为10%)的产量预测曲线。7产量预测结果综合分析7页岩气水平井典型流态表A.1页岩气水平井典型流态汇总表流态名称流动示意图产量规整化(拟)压力/产量规整化(拟)压力导数曲线图版双线性流产“产“产量规整玉力压力导敢10.00010.0010.010.1110100100010000100000物历平食时间/d线性流产民灰黎化视)玉力;(记四·心(…··n)10000020000“晋产固现整化()压力产量规整化(拟)出力导数1000000.00010.0010.020.1110100100010000100000物而平衡时司：/d改造体积内拟稳态流100.000100000100000产最规整化(拟压力与欲米米米产比点散出(捌)正力儿山记和0.00010.0010.010.110100100010000100000物质平衡时门/d8GB/T41612—2022表A.1页岩气水平井典型流态汇总表(续)流态名称流动示意图产量规整化(拟)压力/产量规整化(拟)压力导数曲线图版复合线性流产量规整化(似)正力产量规整化(排)比为导数改造体积外拟径向流·……的·…·mg·……的·…·mg)产且现整化(拟爪力产量规整化(拟)互力导数10.00020000000200产删则警化(视)压力与徵小(北比产最规整化;渊)出为0000.00010.0010.020.1110100100010000100物质平街H时门/d000边界拟稳态流10000X01000X0I00X0产量规整化(拟)压力产规整化(拟)压力导数产量规整化(拟)压力产规整化(拟)压力导数10000010000.00010.0010.01物质平衍寸间/d1000200001009GB/T41612—2022(资料性)页岩气井产量递减模型B.1广义阿尔普斯(Arps)模型经典的Arps模型递减指数介于0和1之间，而实际上应用于页岩气井时，虽然模型形式不变，但递减指数常常大于1,称为广义Arps模型，日产量、累积产量公式分别为式(B.1)、式(B.2):式中：q.——t时刻的日产量，单位为万立方米每日(10⁴m³/d);q;——递减期初始时刻日产量，单位为万立方米每日(10⁴m⁸/d);b———递减指数，无量纲；D初始递减率，单位为每日(d-¹);t——递减时间，单位为日(d);Q,——t时刻的累积产量，单位为万立方米每日(10⁴m³/d)。广义Arps模型的适用条件：页岩气井为定压生产(或接近定压生产),且流动达到了边界拟稳态流。B.2分时间段的阿尔普斯(Arps)模型很多页岩气井呈现出初期递减指数变化较快、后期趋于稳定的特征，可以用先双曲递减，后指数递减的分时间段的Arps模型来描述，日产量、累积产量公式分别为式(B.3)、式(B.4):))式中：texp———产量开始由双曲递减过渡到指数递减的时间，单位为日(d);Dlim———产量开始由双曲递减过渡到指数递减时的递减率，单位为每日(d-¹)。GB/T41612—2022分时间段的Arps模型的适用条件：页岩气井为定压生产(或接近定压生产),流动达到了边界拟稳态流，尤其适用于呈现出初期递减指数变化较快、后期趋于稳定的页岩气井。B.3幂指数递减(PLE)模型lk等人(2008年提出)考虑页岩气井产量递减指数变化的特殊性，假设页岩气井线性流和双线线性流动期间递减率与生产时间成幂指数关系，提出了PLE模型，见式(B.5):………………(B.5)式中：D。——无穷时间时的递减率，单位为每日(d-¹);D₁——第一天时的递减率，单位为每日(d-¹);n——时间指数，无量纲。PLE模型的适用条件：页岩气井为定压生产(或接近定压生产),页岩气井处于线性流、双线线性或未达到边界拟稳态流之前的过渡期间。该模型考虑了页岩气产量递减指数随时间的变化，作为对常规指数递减模型的完善，与Arps模型相比适用性明显增强。但由于模型本身比较复杂，无法给出显式的累积产量公式，因此在回归模型参数时难以同步拟合日产量和累积产量。B.4延展指数递减(SEDM)模型为了能描述页岩气井全生产历史中的产量变化，PeterValko和JohnLee等人(2009,2010)借鉴物理学中描述衰竭规律的公式，提出了SEDM模型，且经过了国外数千口井的检验。是目前国外页岩气井递减分析较常用和准确的方法，但该方法准确应用的前提条件需要确定从非稳态流到稳态流的转折时间。SEDM模型日产量、累积产量公式分别为式(B.6)、式(B.7):…………(B.6)…………(B.7)式中：t——SEDM模型中定义的特征松弛时间，单位为日(d);n——时间指数，无因次。SEDM模型的适用条件：页岩气井为定压生产(或接近定压生产),出现了从非稳态流到稳态流的转折的页岩气井。B.5董(Duong)递减模型2010年，Anh.N.Duong认为页岩气井生产过程中主要是线性流或双线性流，提出了Duong递减模型来拟合线性流或双线性流占主导地位流动阶段的生产数据，得到产量递减规律。Duong递减模型日产量、累积产量公式分别为式(B.8)、式(B.9):……………(B.9)式中：m——Duong递减模型定义的递减时间的幂函数指数，无量纲；a———Duong递减模型定义的递减系数，单位为每日(d-¹)。常数a和m可通过式(B.10)中的q,/Q,和时间t的双对数关系回归计算：GB/T41612—2022……………(B.10)a和m分别为式(B.10)在双对数坐标中的斜率和截距。在确定了a和m之后，可由式(B.11)确定q:q,=q;a(t,m)十q…………(B.11)理论上，q,和a(t,m)的关系应为过原点的一条直线，斜率为q。Duong认为在某些情况下由于井的生产状况不理想，在实际数据点应用式(B.11)进行回归时，回归线有可能不过原点。为了描述这种情作为在无限大时间时的产气量，该值可为0、正值或负值。但国外很多学者(如JohnLee、R.A.Wattenbarger)认为回归线不过原点是由于初期井筒排液造成的，在进行预测时应去掉这种非正常生产现象的影响，也就是强制q。为0。Duong递减模型的适用条件：页岩气井为定压生产(或接近定压生产),线性流或双线性流占主导地位流动阶段的页岩气井。B.6修正的董(Duong)递减模型由于Duong递减模型适用于线性流或双线性流始终占主导地位的情况，Duong于2014年对该模型进行了修正，使其可以适用于页岩气井出现边界拟稳态流之后的流动。修正的Duong递减模型先计算边界拟稳态流开始时间，在边界拟稳态流开始之前用原始的Duong递减模型(2010年提出的),边界拟稳态流开始之后应用Arps模型。所以修正的Duong递减模型实质上是个分段的组合模型，见式(B.12)。…………(B.12)式中：ts₆——边界拟稳态流开始的时间，单位为日(d)。修正的Duong递减模型的适用条件：页岩气井为定压生产(或接近定压生产),在边界拟稳态流开始之前用原始的Duong递减模型(2010年提出的),边界拟稳态流开始之后应用Arps模型。B.7逻辑生长递减(LGM)模型LGM模型最初用于预测人口增长；1956年，Hubbert将其引入到石油行业用于预测整个油田或区块的整体产量变化。A.J.Clark于2011年在此基础上修正，提出了针对单井产量预测的LGM模型。LGM模型日产量、累积产量公式分别为式(B.13)、式(B.14):………(B.13)…………(B.14)式中：K——最大技术可采储量，单位为万立方米每日(10⁴m³/d);b——LGM模型定义的递减指数，无量纲；a——LGM模型定义的递减系数，无量纲。LGM模型的适用条件：页岩气井为定压生产(或接近定压生产)。B.8解析模型Ambrose等假定裂缝是无限导流能力和定井底流压，基于此提出了适用于线性流的解析模型。在线性流动阶段，拟压力差和流量的比值与时间平方根在对数图上呈现线性关系，并且斜率为1/2。但实际生产数据可能偏离直线关系，并且和坐标轴有正的截距，这主要是因为裂缝的有限导流能力或者是表皮系数导致。假定井是在定井底流压条件下生产，描述时间的平方根和产量的公式见式(B.15):(MPa);m'斜率，和岩石以及完井参数相关，其表达式见式(B.16):…Aem———基质面积，即这些基质中的流体流入到裂缝中，单位为平方米(m²);基质渗透率，单位为千分之平方微米(10-³μm²);T——温度，单位为摄氏度(℃);φ—