GB/T 41612-2022 頁(yè)巖氣井產(chǎn)量預(yù)測(cè)技術(shù)規(guī)范（正式版）

ICS75.020GB/T41612—2022頁(yè)巖氣井產(chǎn)量預(yù)測(cè)技術(shù)規(guī)范國(guó)家市場(chǎng)監(jiān)督管理總局國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì) I 4.1資料收集 4.2資料處理 25產(chǎn)量預(yù)測(cè)方法 25.1產(chǎn)量預(yù)測(cè)方法分類(lèi) 25.2基于試井分析的方法 3 3 5 55.6類(lèi)比法 56產(chǎn)量預(yù)測(cè)不確定性分析 67產(chǎn)量預(yù)測(cè)結(jié)果綜合分析 6附錄A(資料性)頁(yè)巖氣水平井典型流態(tài) 附錄B(資料性)頁(yè)巖氣井產(chǎn)量遞減模型 9附錄C(資料性)頁(yè)巖氣井產(chǎn)量預(yù)測(cè)報(bào)告編寫(xiě)指南 IGB/T41612—2022本文件按照GB/T1.1—2020《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則第1部分：標(biāo)準(zhǔn)化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》的規(guī)定起草。請(qǐng)注意本文件的某些內(nèi)容可能涉及專利。本文件的發(fā)布機(jī)構(gòu)不承擔(dān)識(shí)別專利的責(zé)任。本文件由全國(guó)天然氣標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)(SAC/TC244)提出并歸口。本文件起草單位：中國(guó)石油化工股份有限公司石油工程技術(shù)研究院、中海油研究總院有限責(zé)任公司、中國(guó)石油化工股份有限公司江漢油田分公司勘探開(kāi)發(fā)研究院、中國(guó)石油股份有限公司西南油氣田分公司頁(yè)巖氣研究院、中石化重慶涪陵頁(yè)巖氣勘探開(kāi)發(fā)有限公司、國(guó)家能源頁(yè)巖氣研發(fā)(實(shí)驗(yàn))中心、四川省能源投資集團(tuán)有限責(zé)任公司。1GB/T41612—2022頁(yè)巖氣井產(chǎn)量預(yù)測(cè)技術(shù)規(guī)范1范圍本文件適用于頁(yè)巖氣井產(chǎn)量預(yù)測(cè)。2規(guī)范性引用文件下列文件中的內(nèi)容通過(guò)文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文DZ/T0254頁(yè)巖氣資源量和儲(chǔ)量估算規(guī)范SY/T5440天然氣井試井技術(shù)規(guī)范SY/T6171氣藏試采地質(zhì)技術(shù)規(guī)范SY/T6172油田試井技術(shù)規(guī)范SY/T6744油氣藏?cái)?shù)值模擬應(yīng)用技術(shù)規(guī)范3術(shù)語(yǔ)和定義本文件沒(méi)有需要界定的術(shù)語(yǔ)和定義。4資料收集與處理所需收集的資料包括但不限于以下內(nèi)容：化度(若有);e)采氣方式；g)生產(chǎn)數(shù)據(jù)：見(jiàn)表1;2GB/T41612—2022生產(chǎn)時(shí)間h日產(chǎn)量壓力累產(chǎn)量年產(chǎn)量初期投產(chǎn)情況生產(chǎn)情況備注氣水m3/d油壓MPa套壓MPa輸壓MPa氣水m3/d氣水m3/d4.2.3壓力數(shù)據(jù)處理3GB/T41612—20225.2基于試井分析的方法根據(jù)應(yīng)用的數(shù)據(jù)不同，繪制不同的典型曲線：a)若應(yīng)用壓力恢復(fù)數(shù)據(jù)進(jìn)行試井分析，宜在(擬)壓力與時(shí)間雙對(duì)數(shù)圖版上繪制(擬)壓力和(擬)壓力導(dǎo)數(shù)曲線；b)若應(yīng)用生產(chǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行試井分析，宜求得產(chǎn)量規(guī)整化(擬)壓力[或(擬)壓力規(guī)整化產(chǎn)量],將產(chǎn)量與時(shí)間、壓力與時(shí)間的關(guān)系繪制成規(guī)整化(擬)壓力與物質(zhì)平衡(擬)時(shí)間、規(guī)整化(擬)壓力導(dǎo)數(shù)與物質(zhì)平衡(擬)時(shí)間的雙對(duì)數(shù)曲線。5.2.2解釋模型應(yīng)用(擬)壓力和(擬)壓力導(dǎo)數(shù)雙對(duì)數(shù)曲線、產(chǎn)量規(guī)整化(擬)壓力[或(擬)壓力規(guī)整化產(chǎn)量]及導(dǎo)數(shù)曲線形態(tài)、特征直線段進(jìn)行曲線診斷，劃分各流動(dòng)段，確定地層滲流特征和邊界性質(zhì)，建立合適的解釋模型：a)井模型選擇多段壓裂水平井；b)若地層中天然裂縫發(fā)育，宜選擇雙重孔隙介質(zhì)模型；c)若雙對(duì)數(shù)曲線上診斷出擬穩(wěn)態(tài)流動(dòng)時(shí)，需選擇邊界。對(duì)壓力恢復(fù)歷史或生產(chǎn)歷史及5.2.1中的雙對(duì)數(shù)圖版進(jìn)行歷史擬合分析，通過(guò)調(diào)整物質(zhì)平衡時(shí)間頁(yè)巖氣井常見(jiàn)的流動(dòng)階段為線性流、雙線性流、擬穩(wěn)態(tài)流、擬徑向流等流動(dòng)階段(見(jiàn)附錄A)。根據(jù)不同的流動(dòng)階段計(jì)算相應(yīng)的參數(shù)(有效滲透率、裂縫半長(zhǎng)、無(wú)因次裂縫導(dǎo)流能力、邊界距離、改造體積等)。5.2.5產(chǎn)量預(yù)測(cè)擬合流量規(guī)整化壓力及其導(dǎo)數(shù)時(shí)，兼顧氣井生產(chǎn)歷史擬合，包括產(chǎn)量、累積產(chǎn)量與壓力擬合。由模根據(jù)歷史擬合得到的模型參數(shù)，設(shè)定未來(lái)的生產(chǎn)制度進(jìn)行產(chǎn)量預(yù)測(cè)，不同生產(chǎn)狀況的氣井宜取不同的預(yù)測(cè)制度。a)若定產(chǎn)量生產(chǎn)，宜先預(yù)測(cè)當(dāng)前產(chǎn)量下的穩(wěn)產(chǎn)期及穩(wěn)產(chǎn)階段的累產(chǎn)量；在穩(wěn)產(chǎn)期之后預(yù)測(cè)產(chǎn)量遞減。b)若非定產(chǎn)量生產(chǎn)，宜直接預(yù)測(cè)產(chǎn)量遞減。第一年末的日產(chǎn)量除以年初的日產(chǎn)量，可得到初始年遞減率。設(shè)定廢棄產(chǎn)量或廢棄壓力，按照DZ/T0254的計(jì)算方法，得到的累積產(chǎn)量即為技術(shù)可采儲(chǔ)量。設(shè)定經(jīng)濟(jì)極限產(chǎn)量或壓力，按照DZ/T0254的計(jì)算方法，得到的累積產(chǎn)量即為經(jīng)濟(jì)可采儲(chǔ)量。5.3產(chǎn)量遞減法頁(yè)巖氣井產(chǎn)量遞減模型可用但不限于以下模型：4GB/T41612—2022a)廣義阿爾普斯(Arps)模型；b)分時(shí)間段的阿爾普斯(Arps)模型；c)冪指數(shù)遞減(PLE)模型；d)延展指數(shù)遞減(SEDM)模型；f)修正的董(Duong)遞減模型；g)邏輯生長(zhǎng)遞減(LGM)模型；i)(擬)壓力規(guī)整化產(chǎn)量(PNR)模型；j)產(chǎn)量規(guī)整化(擬)壓力(RNP)模型。詳見(jiàn)附錄B。經(jīng)濟(jì)可采儲(chǔ)量；參數(shù)對(duì)上述4個(gè)指標(biāo)進(jìn)行歸一化，預(yù)測(cè)諸如單位水平段長(zhǎng)度產(chǎn)量、單位水平段長(zhǎng)度累積產(chǎn)b)初始產(chǎn)量需要通過(guò)歷史擬合得到時(shí)，需排除諸如初期排液等對(duì)初期日產(chǎn)量的影響。生產(chǎn)歷史只有產(chǎn)量數(shù)據(jù)時(shí)，可選擇B.1～B.7的模型。同時(shí)有產(chǎn)量和壓力數(shù)據(jù)，可選擇附錄B中的所有模型。應(yīng)用附錄B中的所有的產(chǎn)量遞減模型，擬合實(shí)際生產(chǎn)數(shù)據(jù)中的產(chǎn)量變化數(shù)據(jù)，確定模型參數(shù)。對(duì)立相應(yīng)的產(chǎn)量遞減分析模型：b)處于線性流階段，宜先估計(jì)線性流持續(xù)時(shí)間；產(chǎn)量預(yù)測(cè)的時(shí)間點(diǎn)位于線性流階段內(nèi)，宜建立c)處于雙線性流階段，宜先估計(jì)雙線性流持續(xù)5GB/T41612—2022通過(guò)歷史擬合確定模型參數(shù)后，應(yīng)用所選定的產(chǎn)量遞減模型，設(shè)定生產(chǎn)時(shí)間，預(yù)測(cè)日產(chǎn)量和累積產(chǎn)量。5.4產(chǎn)能試井法口壓力波動(dòng)不超過(guò)0.5%,氣產(chǎn)量波動(dòng)小于5.0%,可認(rèn)為達(dá)到穩(wěn)定時(shí)間；根據(jù)穩(wěn)定流動(dòng)所需的時(shí)間和選定的產(chǎn)能試井方法設(shè)計(jì)測(cè)試制度。按SY/T5440的規(guī)定執(zhí)行?？蛇x擇二項(xiàng)式或指數(shù)式方法對(duì)產(chǎn)能試井?dāng)?shù)據(jù)進(jìn)行回歸，得到產(chǎn)能方程和無(wú)阻流量。根據(jù)無(wú)阻流量進(jìn)行頁(yè)巖氣井配產(chǎn)或產(chǎn)量調(diào)整。產(chǎn)量和可采儲(chǔ)量。保歷史擬合指標(biāo)數(shù)據(jù)的可靠性。確定參數(shù)的可調(diào)范圍。其準(zhǔn)確性和可靠性取決于地質(zhì)模型和歷史擬合的精度，要求地質(zhì)模型得到開(kāi)采動(dòng)態(tài)歷史擬合的驗(yàn)證。在生產(chǎn)歷史擬合的基礎(chǔ)上，按照SY/T6744設(shè)對(duì)于未投產(chǎn)或開(kāi)發(fā)時(shí)間較短的新區(qū)(井)以及動(dòng)態(tài)資料缺乏的老區(qū)(井),可類(lèi)比地質(zhì)條件相似、壓裂類(lèi)比法一般類(lèi)比的主要參數(shù)為：a)地質(zhì)條件：埋深、總有機(jī)碳(TOC)、孔隙度、含氣飽和度、天然裂縫發(fā)育情況(應(yīng)力、構(gòu)造條6GB/T41612—2022件等);6產(chǎn)量預(yù)測(cè)不確定性分析對(duì)于未投產(chǎn)或開(kāi)發(fā)時(shí)間較短的井(區(qū)塊)、以及動(dòng)態(tài)資率為90%)、P50(累積概率為50%)、P10(累積概率為10%)的產(chǎn)量預(yù)測(cè)曲線。7產(chǎn)量預(yù)測(cè)結(jié)果綜合分析7頁(yè)巖氣水平井典型流態(tài)表A.1頁(yè)巖氣水平井典型流態(tài)匯總表流態(tài)名稱流動(dòng)示意圖產(chǎn)量規(guī)整化(擬)壓力/產(chǎn)量規(guī)整化(擬)壓力導(dǎo)數(shù)曲線圖版雙線性流產(chǎn)“產(chǎn)“產(chǎn)量規(guī)整玉力壓力導(dǎo)敢10.00010.0010.010.1110100100010000100000物歷平食時(shí)間/d線性流產(chǎn)民灰黎化視)玉力;(記四·心(…··n)10000020000“晉產(chǎn)固現(xiàn)整化()壓力產(chǎn)量規(guī)整化(擬)出力導(dǎo)數(shù)1000000.00010.0010.020.1110100100010000100000物而平衡時(shí)司：/d改造體積內(nèi)擬穩(wěn)態(tài)流100.000100000100000產(chǎn)最規(guī)整化(擬壓力與欲米米米產(chǎn)比點(diǎn)散出(捌)正力兒山記和0.00010.0010.010.110100100010000100000物質(zhì)平衡時(shí)門(mén)/d8GB/T41612—2022表A.1頁(yè)巖氣水平井典型流態(tài)匯總表(續(xù))流態(tài)名稱流動(dòng)示意圖產(chǎn)量規(guī)整化(擬)壓力/產(chǎn)量規(guī)整化(擬)壓力導(dǎo)數(shù)曲線圖版復(fù)合線性流產(chǎn)量規(guī)整化(似)正力產(chǎn)量規(guī)整化(排)比為導(dǎo)數(shù)改造體積外擬徑向流·……的·…·mg·……的·…·mg)產(chǎn)且現(xiàn)整化(擬爪力產(chǎn)量規(guī)整化(擬)互力導(dǎo)數(shù)10.00020000000200產(chǎn)刪則警化(視)壓力與徵小(北比產(chǎn)最規(guī)整化;淵)出為0000.00010.0010.020.1110100100010000100物質(zhì)平街H時(shí)門(mén)/d000邊界擬穩(wěn)態(tài)流10000X01000X0I00X0產(chǎn)量規(guī)整化(擬)壓力產(chǎn)規(guī)整化(擬)壓力導(dǎo)數(shù)產(chǎn)量規(guī)整化(擬)壓力產(chǎn)規(guī)整化(擬)壓力導(dǎo)數(shù)10000010000.00010.0010.01物質(zhì)平衍寸間/d1000200001009GB/T41612—2022(資料性)頁(yè)巖氣井產(chǎn)量遞減模型B.1廣義阿爾普斯(Arps)模型經(jīng)典的Arps模型遞減指數(shù)介于0和1之間，而實(shí)際上應(yīng)用于頁(yè)巖氣井時(shí)，雖然模型形式不變，但遞減指數(shù)常常大于1,稱為廣義Arps模型，日產(chǎn)量、累積產(chǎn)量公式分別為式(B.1)、式(B.2):式中：q.——t時(shí)刻的日產(chǎn)量，單位為萬(wàn)立方米每日(10?m3/d);q;——遞減期初始時(shí)刻日產(chǎn)量，單位為萬(wàn)立方米每日(10?m?/d);b———遞減指數(shù)，無(wú)量綱；D初始遞減率，單位為每日(d-1);t——遞減時(shí)間，單位為日(d);Q,——t時(shí)刻的累積產(chǎn)量，單位為萬(wàn)立方米每日(10?m3/d)。廣義Arps模型的適用條件：頁(yè)巖氣井為定壓生產(chǎn)(或接近定壓生產(chǎn)),且流動(dòng)達(dá)到了邊界擬穩(wěn)態(tài)流。B.2分時(shí)間段的阿爾普斯(Arps)模型很多頁(yè)巖氣井呈現(xiàn)出初期遞減指數(shù)變化較快、后期趨于穩(wěn)定的特征，可以用先雙曲遞減，后指數(shù)遞減的分時(shí)間段的Arps模型來(lái)描述，日產(chǎn)量、累積產(chǎn)量公式分別為式(B.3)、式(B.4):))式中：texp———產(chǎn)量開(kāi)始由雙曲遞減過(guò)渡到指數(shù)遞減的時(shí)間，單位為日(d);Dlim———產(chǎn)量開(kāi)始由雙曲遞減過(guò)渡到指數(shù)遞減時(shí)的遞減率，單位為每日(d-1)。GB/T41612—2022分時(shí)間段的Arps模型的適用條件：頁(yè)巖氣井為定壓生產(chǎn)(或接近定壓生產(chǎn)),流動(dòng)達(dá)到了邊界擬穩(wěn)態(tài)流，尤其適用于呈現(xiàn)出初期遞減指數(shù)變化較快、后期趨于穩(wěn)定的頁(yè)巖氣井。B.3冪指數(shù)遞減(PLE)模型lk等人(2008年提出)考慮頁(yè)巖氣井產(chǎn)量遞減指數(shù)變化的特殊性，假設(shè)頁(yè)巖氣井線性流和雙線線性流動(dòng)期間遞減率與生產(chǎn)時(shí)間成冪指數(shù)關(guān)系，提出了PLE模型，見(jiàn)式(B.5):………………(B.5)式中：D。——無(wú)窮時(shí)間時(shí)的遞減率，單位為每日(d-1);D?——第一天時(shí)的遞減率，單位為每日(d-1);n——時(shí)間指數(shù)，無(wú)量綱。PLE模型的適用條件：頁(yè)巖氣井為定壓生產(chǎn)(或接近定壓生產(chǎn)),頁(yè)巖氣井處于線性流、雙線線性或未達(dá)到邊界擬穩(wěn)態(tài)流之前的過(guò)渡期間。該模型考慮了頁(yè)巖氣產(chǎn)量遞減指數(shù)隨時(shí)間的變化，作為對(duì)常規(guī)指數(shù)遞減模型的完善，與Arps模型相比適用性明顯增強(qiáng)。但由于模型本身比較復(fù)雜，無(wú)法給出顯式的累積產(chǎn)量公式，因此在回歸模型參數(shù)時(shí)難以同步擬合日產(chǎn)量和累積產(chǎn)量。B.4延展指數(shù)遞減(SEDM)模型為了能描述頁(yè)巖氣井全生產(chǎn)歷史中的產(chǎn)量變化，PeterValko和JohnLee等人(2009,2010)借鑒物理學(xué)中描述衰竭規(guī)律的公式，提出了SEDM模型，且經(jīng)過(guò)了國(guó)外數(shù)千口井的檢驗(yàn)。是目前國(guó)外頁(yè)巖氣井遞減分析較常用和準(zhǔn)確的方法，但該方法準(zhǔn)確應(yīng)用的前提條件需要確定從非穩(wěn)態(tài)流到穩(wěn)態(tài)流的轉(zhuǎn)折時(shí)間。SEDM模型日產(chǎn)量、累積產(chǎn)量公式分別為式(B.6)、式(B.7):…………(B.6)…………(B.7)式中：t——SEDM模型中定義的特征松弛時(shí)間，單位為日(d);n——時(shí)間指數(shù)，無(wú)因次。SEDM模型的適用條件：頁(yè)巖氣井為定壓生產(chǎn)(或接近定壓生產(chǎn)),出現(xiàn)了從非穩(wěn)態(tài)流到穩(wěn)態(tài)流的轉(zhuǎn)折的頁(yè)巖氣井。B.5董(Duong)遞減模型2010年，Anh.N.Duong認(rèn)為頁(yè)巖氣井生產(chǎn)過(guò)程中主要是線性流或雙線性流，提出了Duong遞減模型來(lái)擬合線性流或雙線性流占主導(dǎo)地位流動(dòng)階段的生產(chǎn)數(shù)據(jù)，得到產(chǎn)量遞減規(guī)律。Duong遞減模型日產(chǎn)量、累積產(chǎn)量公式分別為式(B.8)、式(B.9):……………(B.9)式中：m——Duong遞減模型定義的遞減時(shí)間的冪函數(shù)指數(shù)，無(wú)量綱；a———Duong遞減模型定義的遞減系數(shù)，單位為每日(d-1)。常數(shù)a和m可通過(guò)式(B.10)中的q,/Q,和時(shí)間t的雙對(duì)數(shù)關(guān)系回歸計(jì)算：GB/T41612—2022……………(B.10)a和m分別為式(B.10)在雙對(duì)數(shù)坐標(biāo)中的斜率和截距。在確定了a和m之后，可由式(B.11)確定q:q,=q;a(t,m)十q…………(B.11)理論上，q,和a(t,m)的關(guān)系應(yīng)為過(guò)原點(diǎn)的一條直線，斜率為q。Duong認(rèn)為在某些情況下由于井的生產(chǎn)狀況不理想，在實(shí)際數(shù)據(jù)點(diǎn)應(yīng)用式(B.11)進(jìn)行回歸時(shí)，回歸線有可能不過(guò)原點(diǎn)。為了描述這種情作為在無(wú)限大時(shí)間時(shí)的產(chǎn)氣量，該值可為0、正值或負(fù)值。但國(guó)外很多學(xué)者(如JohnLee、R.A.Wattenbarger)認(rèn)為回歸線不過(guò)原點(diǎn)是由于初期井筒排液造成的，在進(jìn)行預(yù)測(cè)時(shí)應(yīng)去掉這種非正常生產(chǎn)現(xiàn)象的影響，也就是強(qiáng)制q。為0。Duong遞減模型的適用條件：頁(yè)巖氣井為定壓生產(chǎn)(或接近定壓生產(chǎn)),線性流或雙線性流占主導(dǎo)地位流動(dòng)階段的頁(yè)巖氣井。B.6修正的董(Duong)遞減模型由于Duong遞減模型適用于線性流或雙線性流始終占主導(dǎo)地位的情況，Duong于2014年對(duì)該模型進(jìn)行了修正，使其可以適用于頁(yè)巖氣井出現(xiàn)邊界擬穩(wěn)態(tài)流之后的流動(dòng)。修正的Duong遞減模型先計(jì)算邊界擬穩(wěn)態(tài)流開(kāi)始時(shí)間，在邊界擬穩(wěn)態(tài)流開(kāi)始之前用原始的Duong遞減模型(2010年提出的),邊界擬穩(wěn)態(tài)流開(kāi)始之后應(yīng)用Arps模型。所以修正的Duong遞減模型實(shí)質(zhì)上是個(gè)分段的組合模型，見(jiàn)式(B.12)?！?B.12)式中：ts?——邊界擬穩(wěn)態(tài)流開(kāi)始的時(shí)間，單位為日(d)。修正的Duong遞減模型的適用條件：頁(yè)巖氣井為定壓生產(chǎn)(或接近定壓生產(chǎn)),在邊界擬穩(wěn)態(tài)流開(kāi)始之前用原始的Duong遞減模型(2010年提出的),邊界擬穩(wěn)態(tài)流開(kāi)始之后應(yīng)用Arps模型。B.7邏輯生長(zhǎng)遞減(LGM)模型LGM模型最初用于預(yù)測(cè)人口增長(zhǎng)；1956年，Hubbert將其引入到石油行業(yè)用于預(yù)測(cè)整個(gè)油田或區(qū)塊的整體產(chǎn)量變化。A.J.Clark于2011年在此基礎(chǔ)上修正，提出了針對(duì)單井產(chǎn)量預(yù)測(cè)的LGM模型。LGM模型日產(chǎn)量、累積產(chǎn)量公式分別為式(B.13)、式(B.14):………(B.13)…………(B.14)式中：K——最大技術(shù)可采儲(chǔ)量，單位為萬(wàn)立方米每日(10?m3/d);b——LGM模型定義的遞減指數(shù)，無(wú)量綱；a——LGM模型定義的遞減系數(shù)，無(wú)量綱。LGM模型的適用條件：頁(yè)巖氣井為定壓生產(chǎn)(或接近定壓生產(chǎn))。B.8解析模型Ambrose等假定裂縫是無(wú)限導(dǎo)流能力和定井底流壓，基于此提出了適用于線性流的解析模型。在線性流動(dòng)階段，擬壓力差和流量的比值與時(shí)間平方根在對(duì)數(shù)圖上呈現(xiàn)線性關(guān)系，并且斜率為1/2。但實(shí)際生產(chǎn)數(shù)據(jù)可能偏離直線關(guān)系，并且和坐標(biāo)軸有正的截距，這主要是因?yàn)榱芽p的有限導(dǎo)流能力或者是表皮系數(shù)導(dǎo)致。假定井是在定井底流壓條件下生產(chǎn)，描述時(shí)間的平方根和產(chǎn)量的公式見(jiàn)式(B.15):(MPa);m'斜率，和巖石以及完井參數(shù)相關(guān)，其表達(dá)式見(jiàn)式(B.16):…Aem———基質(zhì)面積，即這些基質(zhì)中的流體流入到裂縫中，單位為平方米(m2);基質(zhì)滲透率，單位為千分之平方微米(10-3μm2);T——溫度，單位為攝氏度(℃);φ—