CN106408208B - 体积压裂改造效果评价方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及的是体积压裂改造效果的评价方法，这种体积压裂改造效果的评价方法：对现场某区块多口井测量得到初始基本参数；依据所述区块某口井的初始基本参数，计算缝网内裂缝的平均宽度：根据初始时刻裂缝的扩展速度等于初始时刻孔眼内液体的流动速度这一边界条件确定常数C；迭代求解体积压裂复杂缝网内的平均裂缝长度和等效裂缝条数，得到用来描述体积压裂改造体积内裂缝密度和导流能力的关键参数；计算体积压裂改造效果评价参数；得到所述区块内其它体积压裂井的体积压裂改造效果评价参数；步骤七、统计该区块多口井体积压裂改造效果评价参数的计算结果，对各体积压裂井的压裂改造效果评价。本发明真实合理的反映了体积压裂的改造效果。

Description

体积压裂改造效果评价方法

技术领域

本发明涉及低渗透非常规储层体积压裂改造技术，具体涉及体积压裂改造效果的评价方法。

背景技术

低渗透非常规储层由于其低孔、低渗的特点，必须采用大规模体积压裂技术才能实现工业化开发。体积压裂技术是指采用分段多簇射孔技术，利用缝内较高的净压力和缝间干扰作用实现人工裂缝与天然裂缝的沟通以及横向裂缝的产生，在储层中形成长、宽、高三维方向的复杂裂缝网络，使得任意方向基质中的油气向裂缝的渗流距离“最短”，极大地提高了储集层的整体渗透率，提高低渗透非常规储层油气井的产能和最终采收率。

常规砂岩储层压裂一般形成双翼对称裂缝，用来表征其压裂效果的评价参数通常为裂缝半长和导流能力，低渗透非常规储层体积压裂技术在储层中形成了复杂的立体裂缝网络，裂缝半长及导流能力已不能合理地反映其压裂效果。

目前通常用储层改造体积(SRV)和裂缝复杂性指数(FCI)来评价体积压裂效果。

(1)储层改造体积(SRV)

体积压裂形成的裂缝网络体积称为储层改造体积(SRV)，SRV的大小主要通过微地震监测数据来反映。Fisher、Maxwell等人指出在Barnett页岩中SRV与产量之间存在良好的相关性，但是最近的研究结果表明，由于微地震事件与真实SRV之间的不确定性以及SRV与产能之间的非唯一性，由微地震事件得出的SRV与油气井产能之间的关系并不是绝对的，单独依靠SRV不能真实地反映体积压裂的效果，其原因在于：1)微地震数据计算得到的SRV包含了压裂过程中产生的所有微地震事件区域，但是并不是所有的微地震事件都代表着裂缝的启裂或扩展。有些微地震事件可能是由于岩石剪切滑移等原因导致的，在这种情况下，部分岩石滑移现象发生在网络裂缝的外部，其产生的裂缝并未与主裂缝沟通，部分裂缝虽然与主裂缝沟通但由于应力条件的限制压裂液和支撑剂并未进入其中。在没有支撑剂的条件下，这部分改造体积对油气井产能的贡献较小，因此微地震事件反映的SRV与对油气井产能起主要贡献的真实储层改造体积并不一致，通常情况下微地震事件得到的SRV都要大于真实储层改造体积，但是由于微地震监测技术自身的缺陷以及地质条件的复杂未知性，微地震事件得到的SRV与真实储层改造体积之间的关系目前还无法得知；2)油气井产能并不仅仅依赖于SRV的大小，SRV内裂缝的密度以及导流能力对油气井产能同样具有重要的影响。虽然微地震数据能够反映由于岩石失效形成的储层改造区域的形状，但是不能提供改造体积内部裂缝的详细结构以及支撑剂的分布情况。因此，储层改造体积内裂缝的密度以及导流能力不能通过微地震数据来反映，体积压裂效果不能仅仅依靠SRV来评价。

鉴于微地震监测真实储层改造体积的不确定性，Guang Zhao、Guang Yu、翁定为、Nassir等人通过压裂过程中的压力传导理论和应力失效区域分析分别建立了储层改造体积计算模型，为储层改造体积的分析及压裂技术优化提供了新的思路，但这些模型同样不能反映改造体积内裂缝的密度和导流能力。

(2)裂缝复杂性指数(FCI)

Cipolla提出了采用裂缝复杂性指数(FCI)来表征体积压裂的效果。FCI定义为缝网宽度与缝网长度的比值，FCI的值越大说明体积压裂的效果就越好，但该参数也是由微地震监测数据得来，同样存在微地震监测数据不能反映真实储层改造范围的缺陷，同时也不能反映改造范围内裂缝的密度以及导流能力。

低渗透非常规致密储层体积压裂效果主要受SRV及其内部裂缝密度和导流能力的影响，较大的SRV以及内部较高的裂缝密度和导流能力能够取得相对较好的产能，这种情况下体积压裂的效果最好，而单独使用SRV或FCI均无法合理的反映体积压裂的效果。目前并未有人提出综合考虑储层改造体积及其内部裂缝密度和导流能力这三大影响因素的体积压裂改造效果评价方法。

发明内容

本发明的一个目的是提供体积压裂改造效果的评价方法，这种体积压裂改造效果的评价方法用于解决目前非常规致密储层体积压裂效果不能客观、准确、合理评价的问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：这种体积压裂改造效果的评价方法：

步骤一、对现场某区块多口井进行体积压裂施工之前，首先测量得到多口井各自相应的初始基本参数，初始基本参数包括体积压裂储层地应力参数、岩石物性参数；对现场该区块多口井进行体积压裂施工过程中，继续测量得到该区块多口井体积压裂施工过程中各自相应的压裂施工相关的初始基本参数；

步骤二、依据所述区块某口井的上述初始基本参数，计算缝网内裂缝的平均宽度：

式中：w为缝网内裂缝的平均宽度，m；v为泊松比；E为杨氏弹性模量，Pa；p为裂缝内的平均压力，Pa；σ_h为最小水平地应力，Pa；h为缝高，m；

步骤三、根据初始时刻裂缝的扩展速度等于初始时刻孔眼内液体的流动速度这一边界条件确定常数C：

式中：N为每簇内射孔孔眼个数的一半；r为孔眼半径，m；p_inj为缝口注入压力，Pa；e_s为比表面能，J/m²；f为范宁摩阻系数；

步骤四、迭代求解体积压裂复杂缝网内的平均裂缝长度和等效裂缝条数，得到用来描述体积压裂改造体积内裂缝密度和导流能力的关键参数：

1)平均裂缝长度计算公式为：

式中：x为平均裂缝长度，m；V_l为滤失的液体体积，m³；q_inj为每簇内注入排量的一半，m³/s；t为注入时间，s；

2)等效裂缝条数的表达式为：

式中：n为等效裂缝条数；

3)滤失的液体体积计算公式为：

式中：c为液体的综合滤失系数，τ(x)为t时刻液体到达x处所需的时间，s；

步骤五、计算体积压裂改造效果评价参数：

1)有微地震数据的体积压裂改造效果评价参数

式中：N_s为压裂级数；N_c为每级内的射孔簇数；V_p为全井注入的支撑剂体积，m³；k为修正系数；

2)无微地震数据时，可以用总的注入液体体积来代替SRV。无微地震数据的体积压裂改造效果评价参数

式中：V_f为总的注入液体体积，m³；

步骤六、重复步骤二至五，得到所述区块内其它体积压裂井的体积压裂改造效果评价参数；

步骤七、统计所述区块多口井体积压裂改造效果评价参数的计算结果，确定该区块体积压裂改造效果评价的相对评价等级和划分标准，并对各个体积压裂井的压裂改造效果进行评价。若有微地震数据，依据有微地震数据进行排列评比；若无微地震数据，依据无微数据进行排列评比。

上述方案步骤四中迭代求解体积压裂复杂缝网内的平均裂缝长度和等效裂缝条数的方法为：

①首先选定比较小的初始时间t，假设在该时间段内滤失量V_l＝0；

②根据滤失量V_l计算该时刻的平均裂缝长度x和等效裂缝条数n；

③将计算得到的平均裂缝长度x和等效裂缝条数n代入液体滤失体积模

型，计算在该时间段内的滤失量V_l'；

④若|V_l'-V_l|＜ε，则计算终止，V_l＝V_l'；若不满足，V_l＝V_l'，重复②-③步；

⑤增加时间步长△t，根据滤失量V_l计算t+Δt时刻的平均裂缝长度x和等效裂缝条数n；

⑥重复③-⑤步，得出体积压裂施工结束时复杂缝网内的平均裂缝长度x和等效裂缝条数n。

本发明具有以下有益效果：

1、本发明综合考虑了储层改造体积及其内部裂缝密度和导流能力的影响，更为真实合理的反映了体积压裂的改造效果。

2、本发明能够得出地质条件及压裂施工参数对压裂改造效果的影响，为体积压裂优化设计提供了必要的指导。

3、根据本发明得出的体积压裂改造效果评价结果，可以为低渗透非常规储层油气井产能的预测提供基本依据。

4、根据本发明得出的体积压裂改造效果评价结果，能够有效的区分压裂改造效果和地质因素对产能控制的不确定性，更为真实准确的解释各井之间产能差异的原因。

5、根据本发明得出的体积压裂改造效果评价结果，能够对储层的空间分布特征和甜点体位置进行更为准确的评价。

具体实施方式

下面对本发明作进一步的说明：

这种体积压裂改造效果的评价方法：

步骤一、对现场某区块多口井进行体积压裂施工之前，首先测量得到多口井各自相应的初始基本参数，初始基本参数包括体积压裂储层地应力参数、岩石物性参数；对现场该区块多口井进行体积压裂施工过程中，继续测量得到该区块多口井体积压裂施工过程中各自相应的压裂施工相关的初始基本参数。

步骤二、依据所述区块某口井的初始基本参数，计算缝网内裂缝的平均宽度：

式中：w为缝网内裂缝的平均宽度，m；v为泊松比；E为杨氏弹性模量，Pa；p为裂缝内的平均压力，Pa；σ_h为最小水平地应力，Pa；h为缝高，m。

步骤三、根据初始时刻裂缝的扩展速度等于初始时刻孔眼内液体的流动速度这一边界条件确定常数C：

式中：N为每簇内射孔孔眼个数的一半；r为孔眼半径，m；p_inj为缝口注入压力，Pa；e_s为比表面能，J/m²；f为范宁摩阻系数。

步骤四、迭代求解体积压裂复杂缝网内的平均裂缝长度和等效裂缝条数，得到用来描述体积压裂改造体积内裂缝密度和导流能力的关键参数：

1)平均裂缝长度计算公式为：

式中：x为平均裂缝长度，m；V_l为滤失的液体体积，m³；q_inj为每簇内注入排量的一半，m³/s；t为注入时间，s；

2)等效裂缝条数的表达式为：

式中：n为等效裂缝条数；

3)滤失的液体体积计算公式为：

式中：c为液体的综合滤失系数，τ(x)为t时刻液体到达x处所需的时间，s；

4)迭代求解方法为：

①首先选定比较小的初始时间t，假设在该时间段内滤失量V_l＝0；

②根据滤失量V_l计算该时刻的平均裂缝长度x和等效裂缝条数n；

③将计算得到的平均裂缝长度x和等效裂缝条数n代入液体滤失体积模型，计算在该时间段内的滤失量V_l'；

④若|V_l'-V_l|＜ε，则计算终止，V_l＝V_l'；若不满足，V_l＝V_l'，重复②-③步；

⑤增加时间步长△t，根据滤失量V_l计算t+△t时刻的平均裂缝长度x和等效裂缝条数n；

⑥重复③-⑤步，得出体积压裂施工结束时复杂缝网内的平均裂缝长度x和等效裂缝条数n。

步骤五、计算体积压裂改造效果评价参数：

1)有微地震数据的体积压裂改造效果评价参数

式中：N_s为压裂级数；N_c为每级内的射孔簇数；V_p为全井注入的支撑剂体积，m³；k为修正系数；

2)无微地震数据时，可以用总的注入液体体积来代替SRV。无微地震数据的体积压裂改造效果评价参数

式中：V_f为总的注入液体体积，m³。

步骤六、重复步骤二至五，得到所述区块内其它体积压裂井的体积压裂改造效果评价参数。

步骤七、统计所述区块多口井体积压裂改造效果评价参数的计算结果，确定该区块体积压裂改造效果评价的相对评价等级和划分标准，并对各个体积压裂井的压裂改造效果进行评价。若有微地震数据，依据有微地震数据对比排列评比；若无微地震数据，依据无微数据进行排列评比。

本发明基于能量守恒原理和物质平衡原理，根据实际压裂施工参数得出了用于描述体积压裂改造体积内裂缝密度和导流能力的关键参数，提出了综合考虑储层改造体积及其内部裂缝密度和导流能力的体积压裂改造效果评价方法，该方法可以为体积压裂设计优化、油气井产能预测和井间差异分析提供基本依据，同时还能对储层的空间分布特征和甜点体位置进行更为准确的评价。

Claims (2)

1.一种体积压裂改造效果的评价方法，其特征在于：这种体积压裂改造效果的评价方法：

步骤一、对现场某区块多口井进行体积压裂施工之前，首先测量得到多口井各自相应的初始基本参数，初始基本参数包括体积压裂储层地应力参数、岩石物性参数；对现场该区块多口井进行体积压裂施工过程中，继续测量得到该区块多口井体积压裂施工过程中各自相应的压裂施工相关的初始基本参数；

步骤二、依据所述区块某口井的初始基本参数，计算缝网内裂缝的平均宽度：

式中：w为缝网内裂缝的平均宽度，m；v为泊松比；E为杨氏弹性模量，Pa；p为裂缝内的平均压力，Pa；σ_h为最小水平地应力，Pa；h为缝高，m；

步骤三、根据初始时刻裂缝的扩展速度等于初始时刻孔眼内液体的流动速度这一边界条件确定常数C：

式中：N为每簇内射孔孔眼个数的一半；r为孔眼半径，m；p_inj为缝口注入压力，Pa；e_s为比表面能，J/m²；f为范宁摩阻系数；

步骤四、迭代求解体积压裂复杂缝网内的平均裂缝长度和等效裂缝条数，得到用来描述体积压裂改造体积内裂缝密度和导流能力的关键参数：

1)平均裂缝长度计算公式为：

式中：x为平均裂缝长度，m；V_l为滤失的液体体积，m³；q_inj为每簇内注入排量的一半，m³/s；t为注入时间，s；

2)等效裂缝条数的表达式为：

式中：n为等效裂缝条数；

3)滤失的液体体积计算公式为：

式中：c为液体的综合滤失系数，为t时刻液体到达x处所需的时间，s；

步骤五、计算体积压裂改造效果评价参数：

1)有微地震数据的体积压裂改造效果评价参数

式中：N_s为压裂级数；N_c为每级内的射孔簇数；V_p为全井注入的支撑剂体积，m³；k为修正系数；

2)无微地震数据时，用总的注入液体体积来代替SRV，无微地震数据的体积压裂改造效果评价参数

式中：V_f为总的注入液体体积，m³；

步骤六、重复步骤二至五，得到所述区块内其它体积压裂井的体积压裂改造效果评价参数；

步骤七、统计所述区块多口井体积压裂改造效果评价参数的计算结果，确定该区块体积压裂改造效果评价的相对评价等级和划分标准，并对各个体积压裂井的压裂改造效果进行评价；若有微地震数据，依据有微地震数据对比排列评比；若无微地震数据，依据无微数据进行排列评比。

2.根据权利要求1所述的体积压裂改造效果的评价方法，其特征在于：所述的步骤四中迭代求解体积压裂复杂缝网内的平均裂缝长度和等效裂缝条数的方法为：

①首先选定比较小的初始时间t，假设在该时间段内滤失量V_l＝0；

②根据滤失量V_l计算该时刻的平均裂缝长度x和等效裂缝条数n；

③将计算得到的平均裂缝长度x和等效裂缝条数n代入液体滤失体积模型，计算在该时间段内的滤失量V_l'；

④若|V_l'-V_l|＜ε，则计算终止，V_l＝V_l'；若不满足，V_l＝V_l'，重复②-③步；

⑤增加时间步长Δt，根据滤失量V_l计算t+Δt时刻的平均裂缝长度x和等效裂缝条数n；

⑥重复③-⑤步，得出体积压裂施工结束时复杂缝网内的平均裂缝长度x和等效裂缝条数n。