CN107387051B - 低渗透非均质油藏多段压裂水平井重复压裂选井的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了低渗透非均质油藏多段压裂水平井重复压裂选井的方法，依次包括以下步骤：1）统计候选井各压裂段影响重复压裂效果的关键因素，包括储层物性参数、初次压裂施工参数、生产动态参数及其分布范围；2）根据候选井各压裂段参数分布范围确定最具有重复压裂潜力的理想压裂段的参数取值；3）利用模糊系统聚类的方法计算候选井各压裂段与理想压裂段的欧氏距离；4）计算候选井各压裂段与理想压裂段的平均欧氏距离，根据平均欧氏距离大小优选重复压裂井。本发明能够在无法获取水平井各压裂段产能的情况下进行重复压裂井优选，提高了重复压裂选井的准确性，降低了工程施工的风险，对现场施工有很好的指导作用。

Description

低渗透非均质油藏多段压裂水平井重复压裂选井的方法

技术领域

本发明涉及石油天然气开发领域，尤其是水力压裂领域中一种低渗透非均质油藏多段压裂水平井重复压裂选井的方法。

背景技术

水力压裂技术已成为一种成熟有效的储层改造技术，在世界范围内得到广泛的应用，尤其是一些低渗透储层投产之前必须进行水力压裂。我国大部分低渗透油藏具有储层物性差、非均质性强、自然产能低等特点，其部分油藏不能采用常规注水开发，形成有效的注采井网，而采用水平井大规模多段体积压裂技术弹性开发。但由于地质和工程等多种因素，初次压裂改造不充分和水力裂缝失效等原因造成产量递减快，严重影响开发效果，为了恢复这类生产井的产能，重复压裂技术是主要的增产措施之一。

对于这类无注采井网，采用水平井多段体积压裂的低渗透非均质油藏，水平井产能是由各压裂段储层物性参数和初次压裂改造参数共同决定，重复压裂之前要知道各压裂段初次压裂改造效果，但水平井压裂段数多，且各压裂段储层物性差异大，在现有技术条件下只能获得整口井的产能，各压裂段产能很难获得，特别是对于长井段水平井，大大增加了重复压裂选井的难度。故在不知道水平井各压裂段产能的情况下如何优选出重复压裂井是重复压裂成功的关键步骤。同时影响重复压裂选井的因素很多，包括储层物性、初次压裂施工、生产动态等因素。各因素之间关系复杂，对重复压裂增产效果的影响规律不同，而且不同段之间的参数有交叉，很难用常规方法量化研究。如何综合考虑影响重复压裂关键因素和对候选井各压裂段优劣进行判断尤为重要。

目前低渗透油气藏水平井重复压裂选井的方法主要有以下几种：

(1)吴建发等(吴建发，郭建春，赵金洲.压裂酸化选井模糊综合评判方法[J].石油钻采工艺，2004，26(2):54-56)借助现代数学手段，模糊数学和系统工程层次分析原理,考虑到影响选井选层因素的复杂性和不均衡性,将各因素按其在不同层次上对事物的影响程度分类,然后确定各因素最终的权重,形成一种压裂酸化选井选层的模糊综合评判方法。该方法只能用于直井单段压裂选井，而不适用于多段压裂的水平井重复压裂选井。

(2)魏晨吉等(一种选择致密油气藏重复压裂目标井的方法，专利号：201510324579.1)通过确定筛选井的完井效率和筛选井的单位储层质量，以单位储层质量为横坐标，完井效率为纵坐标做散点图，利用横、纵划分线将散点图分为四部分，形成交汇诊断图，从而完成重复压裂目标井的选择，但只考虑了储层物性因素和初次压裂施工因素来选择重复压裂目标井，忽略了生产动态因素如地层压力。

(3)顾岱鸿等(顾岱鸿，王少军，慕立俊.应用生产数据进行气井重复压裂选井方法[J].天然气工业，2006，26(8):102-103)利用定容气藏的物质平衡方程和产量递减曲线联合分析生产数据的方法,对达到拟稳态流动的气井通过拟合变流量和地层压力的生产数据,达到不关井测试计算表皮系数的目的，实现气井重复压裂选井。该方法只考虑了生产动态因素，没有考虑储层物性和初次压裂施工等因素。

上述三种方法都没有综合考虑储层物性、初次压裂施工、生产动态等因素，同时不适用于低渗透非均质油藏多段体积压裂水平井重复压裂选井。

发明内容

本发明的目的在于提供低渗透非均质油藏多段压裂水平井重复压裂选井的方法，该方法可以克服现有技术的不足，利用模糊系统聚类的方法综合考虑储层物性、初次压裂施工、生产动态等因素，建立最具有重复压裂潜力的理想压裂段，求取候选井压裂段与理想压裂段的平均欧氏距离，平均欧氏距离越小，表明和理想压裂段相似程度越高，越具有重复压裂潜力，通过对候选井压裂段与理想压裂段的平均欧氏距离排序达到优选重复压裂井的目的。

为达到以上技术目的，本发明提供以下技术方案。

低渗透非均质油藏多段压裂水平井重复压裂选井的方法，依次包括以下步骤：

1)统计候选井各压裂段影响重复压裂效果的关键因素，包括储层物性参数、初次压裂施工参数、生产动态参数及其分布范围；

2)根据候选井各压裂段参数分布范围确定最具有重复压裂潜力的理想压裂段的参数取值；

3)利用模糊系统聚类的方法计算候选井各压裂段与理想压裂段的欧氏距离；

4)计算候选井各压裂段与理想压裂段的平均欧氏距离，根据平均欧氏距离大小优选重复压裂井。

在本发明中，所述步骤1)统计候选井各压裂段影响重复压裂效果的关键因素，包括储层物性参数、初次压裂施工参数、生产动态参数及其分布范围，所述储层物性参数为孔隙度、渗透率和有效厚度；初次压裂施工参数为每段压裂砂量、每段压裂总液量、缝间距；生产动态参数为地层压力。

在本发明中，所述步骤2)根据候选井各压裂段参数分布范围确定最具有重复压裂潜力的理想压裂段的参数取值，包括以下内容：

(1)储层物性参数选取：根据油藏数值模拟研究储层孔隙度、渗透率和有效厚度选取候选井各压裂段中的最大值；

(2)初次压裂施工参数选取：理想压裂段选取初次压裂改造不充分的储层，因此每段压裂砂量、每段压裂总液量选取候选井各压裂段中的最小值，缝间距越大代表控制含油面积越大，故缝间距选取候选井各压裂段中的最大值；

(3)生产动态参数选取：地层压力选取候选井中的最大值。

在本发明中，所述步骤3)利用模糊系统聚类的方法计算候选井各压裂段与理想压裂段的欧氏距离，计算方法如下：

(1)根据候选井各压裂段参数建立模糊等价数据矩阵X，矩阵维数为n×m，元素为x_ij，其中矩阵第一行(i＝1)元素为理想压裂段参数值，其余行(i＝2～n)元素为候选井各压裂段参数值。

式中：

X——模糊等价数据矩阵；

x_ij——模糊等价数据矩阵元素；

m——压裂段参数个数；

n——理想压裂段与候选井各压裂段数之和；

i——压裂段数编号，i＝1,2,…,n；

j——压裂段参数编号，j＝1,2,…,m。

(2)由于候选井各压裂段参数量纲不同或者数量级相差较大，为了使这些数据能放到一起加以比较，需要对模糊等价数据矩阵元素标准化，标准化后的数据均值为0，标准差为1，消去了量纲的影响。其具体方法包括以下内容：

①求取模糊等价数据矩阵列向量的均值和标准差，计算公式如下：

式中：

——模糊等价数据矩阵列向量的均值；

S_j——模糊等价数据矩阵列向量的标准差；

②根据模糊等价数据矩阵列向量的均值和标准差，将矩阵元素标准化，计算公式如下：

式中：

——模糊等价数据矩阵标准化后的元素。

(3)根据标准化后的模糊等价数据矩阵，计算候选井各压裂段(i＝2～n)到理想压裂段的欧氏距离，其中理想压裂段到理想压裂段的欧氏距离d₁＝0，计算公式如下：

式中：

d_i——候选井各压裂段到理想压裂段的欧氏距离，无因次。

(4)为了方便比较，将候选井各压裂段到理想压裂段的欧氏距离标度到0～1区间，计算公式如下：

式中：

——候选井各压裂段到理想压裂段标度后的欧氏距离，无因次。

在本发明中，所述步骤4)计算候选井各压裂段与理想压裂段的平均欧氏距离，根据平均欧氏距离大小优选重复压裂井。其中平均欧氏距离越小，越具有重复压裂潜力。计算公式如下：

式中：

——候选井各压裂段平均欧氏距离，无因次；

i——压裂段数编号，i＝1,2,…,k；

k——候选井压裂段数。

与现有技术相比，本发明具有的有益效果如下：

(1)本发明能够对低渗透非均质油藏，特别是采用水平井多段体积压裂技术开发，在无法获取水平井各压裂段产能的情况下进行重复压裂井优选，同时该方法对于直井重复压裂选井同样适用。

(2)本发明能够同时考虑影响重复压裂效果的储层物性、初次压裂施工和生产动态等因素，提高了重复压裂选井的准确性。

(3)本发明通过模糊系统聚类的方法，求取候选井各压裂段与理想压裂段的平均欧氏距离，平均欧氏距离越小，表明和理想压裂段相似程度越高，越具有重复压裂潜力，能够对大量的候选井重复压裂优先级进行排序，降低了工程施工的风险性，对现场施工有很好的指导作用。

具体实施方式

下面用一个实际例子来说明本发明的实用性和有效性。

某油藏区块储层孔隙度7.9～19.8％，平均13.5％，渗透率0.1～29.6mD，平均1.46mD，原油饱和度39.5％，原油粘度6.05mPa.s，油藏埋深1686m，初始地层压力18.9MPa，地层温度82.5℃，储层物性和含油性较差，非均质性强，属于低渗透砂岩储层。该区块采用水平井大规模多段体积压裂技术开发，初期开发效果较好，水平井平均日产油量17.8t/d。但由于储层物性差、初次压裂水力裂缝失效或者改造不充分，目前日产油量由初期25.3t/d降到了1.3t/d，开发效果变差，急需开展重复压裂选井工作，提高开发效果。

本实例提供了一套完整的低渗透非均质油藏多段压裂水平井重复压裂选井方法，对目标区块其中4口水平井进行重复压裂优选，说明方法的实用性。其具体实施包括统计候选井各压裂段影响重复压裂效果的关键因素、确定最具有重复压裂潜力的理想压裂段的参数取值、计算候选井各压裂段与理想压裂段欧氏距离、水平井重复压裂优选。

1、统计候选井各压裂段影响重复压裂效果的关键因素：根据步骤1)统计目标区块4口候选井各压裂段参数如表1～表4所示，分布范围如表5所示。

表1候选井1各压裂段参数表

表2候选井2各压裂段参数表

表3候选井3各压裂段参数表

表4候选井4各压裂段参数表

表5目标区块影响重复压裂效果的关键因素分布范围表

2、确定最具有重复压裂潜力的理想压裂段的参数取值：根据目标区块影响重复压裂效果的因素分布范围，由步骤2)得到理想压裂段参数取值，如表6所示。

表6理想压裂段参数取值表

3、计算候选井各压裂段与理想压裂段欧氏距离：本实例对候选井1计算过程做详细说明，其他候选井计算方法相同。

(1)建立模糊等价数据矩阵：根据候选井各压裂段参数和理想压裂段参数，对候选井1建立模糊等价数据矩阵，如表达式(8)所示。

(2)对模糊等价数据矩阵元素标准化：根据步骤3)标准化方法得到矩阵如表达(9)所示。

(3)计算候选井各压裂段与理想压裂段欧氏距离：根据步骤3)中表达式(5)计算结果如表7所示。

表7候选井1各压裂段距理想压裂段欧氏距离表

压裂段号	第1段	第2段	第3段	第4段	第5段	第6段	第7段	第8段	第9段
										欧氏距离	5.89	5.49	5.20	5.47	6.64	6.45	8.02	5.98	4.50

(4)将候选井各压裂段与理想压裂段欧氏距离标度到(0～1)区间，并将其排序：根据步骤3)中表达式(6)计算结果如表8所示，由结果可知候选井1第9压裂段与理想压裂段欧氏距离最小，表明越具有重复压裂潜力，其次是第3段，第4段，依次类推。以同样的方法得到其他候选井各压裂段距理想压裂段欧氏距离排序表如表9～表11所示。

表8候选井1各压裂段距理想压裂段欧氏距离排序表

压裂段号	第9段	第3段	第4段	第2段	第1段	第8段	第6段	第5段	第7段
										欧氏距离	0.56	0.65	0.68	0.68	0.73	0.75	0.80	0.83	1

表9候选井2各压裂段距理想压裂段欧氏距离排序表

压裂段号	第3段	第5段	第1段	第8段	第6段	第4段	第2段	第7段	第10段	第9段
											欧氏距离	0.84	0.85	0.87	0.90	0.90	0.90	0.91	0.93	0.99	1

表10候选井3各压裂段距理想压裂段欧氏距离排序表

压裂段号	第1段	第6段	第8段	第7段	第4段	第5段	第3段	第2段
									欧氏距离	0.58	0.65	0.73	0.74	0.80	0.81	0.83	1

表11候选井4各压裂段距理想压裂段欧氏距离排序表

压裂段号	第9段	第7段	第8段	第4段	第2段	第6段	第3段	第5段	第7段
										欧氏距离	0.44	0.46	0.48	0.71	0.72	0.76	0.78	0.79	1

4、水平井重复压裂优选：根据步骤4)中表达式(7)计算候选井压裂段与理想压裂段的平均欧氏距离，结果如表12所示。重复压裂优选次序依次为候选井4、候选井1、候选井3和候选井2。

表12水平井重复压裂优选次序表

候选井号	候选井1	候选井2	候选井3	候选井4
					平均欧氏距离	0.74	0.91	0.77	0.68
重复压裂优选排序	2	4	3	1

以上是通过实施例对本发明进行具体描述，有必要在此指出的是本实施例仅是本发明的优选实施例，并非对本发明作任何限制，并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除。而本领域人员所进行的改动和简单变化不脱离本发明技术思想和范围，则均属于本发明技术方案的保护范围内。

Claims (1)

1.低渗透非均质油藏多段压裂水平井重复压裂选井的方法，依次包括以下步骤：

1)统计候选井各压裂段影响重复压裂效果的关键因素，包括储层物性参数、初次压裂施工参数、生产动态参数及其分布范围，所述储层物性参数为孔隙度、渗透率和有效厚度；初次压裂施工参数为每段压裂砂量、每段压裂总液量、缝间距；生产动态参数为地层压力；

2)根据候选井各压裂段参数分布范围确定最具有重复压裂潜力的理想压裂段的参数取值，包括以下内容：

(1)储层物性参数选取：孔隙度、渗透率和有效厚度选取候选井各压裂段中的最大值；

(2)初次压裂施工参数选取：每段压裂砂量、每段压裂总液量选取候选井各压裂段中的最小值，缝间距选取候选井各压裂段中的最大值；

(3)生产动态参数选取：地层压力选取候选井中的最大值；

3)计算候选井各压裂段与理想压裂段的欧氏距离，计算方法如下：

(1)根据候选井各压裂段参数建立模糊等价数据矩阵X，矩阵维数为n×m，元素为x_ij，其中矩阵第一行(i＝1)元素为理想压裂段参数值，其余行(i＝2～n)元素为候选井各压裂段参数值：

式中：

X——模糊等价数据矩阵；

x_ij——模糊等价数据矩阵元素；

m——压裂段参数个数；

n——理想压裂段与候选井各压裂段数之和；

i——压裂段数编号，i＝1,2,…,n；

j——压裂段参数编号，j＝1,2,…,m；

(2)对模糊等价数据矩阵元素标准化，标准化后的数据均值为0，标准差为1，具体方法包括以下内容：

求取模糊等价数据矩阵列向量的均值和标准差：

式中：

——模糊等价数据矩阵列向量的均值；

S_j——模糊等价数据矩阵列向量的标准差；

将矩阵元素标准化：

式中：

——模糊等价数据矩阵标准化后的元素；

(3)计算候选井各压裂段(i＝2～n)到理想压裂段的欧氏距离，其中理想压裂段到理想压裂段的欧氏距离d₁＝0，计算公式如下：

式中：

d_i——候选井各压裂段到理想压裂段的欧氏距离，无因次；

(4)将候选井各压裂段到理想压裂段的欧氏距离标度到0～1区间，计算公式如下：

式中：

——候选井各压裂段到理想压裂段标度后的欧氏距离，无因次；

4)计算候选井各压裂段与理想压裂段的平均欧氏距离，根据平均欧氏距离大小优选重复压裂井，平均欧氏距离越小，越具有重复压裂潜力，计算公式如下：

式中：

——候选井各压裂段平均欧氏距离，无因次；

i——压裂段数编号，i＝1,2,…,k；

k——候选井压裂段数。