CN108387444B - 一种基于井地电位成像的套管井压裂连续监测控制方法 - Google Patents

一种基于井地电位成像的套管井压裂连续监测控制方法 Download PDF

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Abstract

一种基于井地电位成像的套管井压裂连续监测控制方法，包括以下步骤：(1)在地面环形布置内外呈放射状的测点；(2)通过套管向井下供入电流，启动压裂过程，连续测量采集供入电流数据和测点电位数据；(3)进行供入电流数据的标准化和测点电位数据的归一化；(4)绘制并实时展示电位环剖面图和平面等值线图；(5)对压裂过程进行控制。本发明一是通过增加测点环数及数量，提高了测量数据的精度；二是通过在压裂过程中增加测量次数，实时展示压裂液的推进方向和压裂裂缝的延伸情况，实现了压裂过程的连续可视化监测；三是可以根据压裂裂缝延伸情况实时展示，对压裂过程进行控制，在确保压裂效果的前提下使压裂液的使用量降至最低。

Description

一种基于井地电位成像的套管井压裂连续监测控制方法
技术领域
本发明属于地质勘探技术领域，涉及一种利用电场进行油井压裂探测及监测的方法，特别是一种基于井地电位成像的套管井压裂连续监测控制方法。
背景技术
在低孔隙度低渗透油田开发过程中，通常需要对储层进行压裂才能进行求产与开采，压裂效果对油田后期开发具有十分重要的意义，因此迫切需要对压裂效果进行评价。油田井地电位测量技术是近年来发展起来的电法探测方法，是用来探测压裂规模、压裂缝延伸方向以及监测水驱方向的新方法。该方法通过套管直接供电，电流通过射孔孔眼直接供入目的层，产生异常电场，在地表布设观测电极就可以接收到由地下异常体产生的电位异常信号。
目前，该方法主要用于对油田压裂缝进行检测，且仅在压裂前和压裂后分别测量电位异常数据，地面观测系统通常布置5环，每环两电极间隔20度，即每环18个电极，测量完成后通过对比压裂前后电位异常来确定压裂裂缝延展情况和延伸情况。该方法存在如下缺点：一是观测系统电极数偏少，方位分辨率不高；二是在对压裂裂缝检测时仅进行了压裂前、压裂后的地面电位观测，只能解释出压裂后状态，无法得知压裂过程中压裂液的动态推进方向和压裂裂缝的动态延伸情况；三是无法根据压裂裂缝的实时延伸情况，对压裂过程进行全程控制。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺陷之一，提供一种观测分辨率高、数据精度高、压裂检测结果准确，可以对压裂液的推进方向和压裂裂缝的延伸情况进行动态监测，以及还可以根据压裂裂缝延伸情况对压裂过程进行全程控制的基于井地电位成像的套管井压裂连续监测控制方法。
为实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种基于井地电位成像的套管井压裂连续监测控制方法，包括以下步骤：(1)以被测套管井为圆心，在地面环形布置内外呈放射状的测点；(2)通过套管向井下供入电流，启动压裂过程，连续测量采集供入电流数据和测点电位数据；(3)进行供入电流数据的标准化和测点电位数据的归一化；(4)绘制并实时展示电位环剖面图和平面等值线图，即表示压裂所产生的新的低阻导电体的分布及扩张方向，也即表示压裂裂缝延伸方向和延伸程度；(5)根据实时展示的压裂裂缝延伸方向和延伸程度，对压裂过程进行控制。
进一步，所述步骤(1)中所述测点的布置方式为6环测点，各环半径依次为50米、100米、150米、200米、250米、300米，各环中相邻测点夹角为15度，每环各布置24个测点。
进一步，所述步骤(2)中，以恒定时间间隔采集测点数据，所述采集数据的时刻包括启动压裂前、注入前置液时、注入携砂液时、注入顶替液时和完成压裂完成后。
进一步，所述步骤(2)中，在启动压裂前和完成压裂完成后采集6个环测点的电位数据；在注入前置液、携砂液和顶替液时采集由内向外第一环、第二环测点的电位数据。
进一步，所述步骤(4)中，实时展示第一环、第二环测点的电位环剖面图和平面等值线图，即表示压裂裂缝的动态延伸方向和延伸程度。
进一步，所述步骤(5)中对压裂过程进行控制的方法为：注入前置液/携砂液时，动态实时展示第一环、第二环测点的电位环剖面图和平面等值线图，当图中曲线变化速率趋缓或停止时，表示前置液/携砂液已经饱和，即可进入下一压裂步骤；注入顶替液时，动态实时展示第一环、第二环测点的电位环剖面图和平面等值线图，当图中曲线变化速率趋缓或停止时，表示顶替液已经饱和，即可结束压裂过程。
进一步，所述基于井地电位成像的套管井压裂连续监测控制方法还包括以下步骤：(6)压裂过程结束后，根据启动压裂前和完成压裂完成后6个环测点的电位数据，分别绘制电位环剖面图和平面等值线图，通过对比展示最终压裂效果。
本发明一种基于井地电位成像的套管井压裂连续监测控制方法，一是通过增加测点环数及数量，提高了测量数据的精度；二是通过在压裂过程中增加测量次数，不仅增加了测量数据的信息量，而且还实时展示压裂液的推进方向和压裂裂缝的延伸情况，实现了压裂过程的连续可视化监测；三是可以根据压裂裂缝延伸情况的实时展示与监测，在确保压裂效果的前提下使压裂液的使用量降至最低，从而节约了生产成本。
附图说明
图1是实施例1中所述的测点布置示意图；
图2是实施例3中所述的压裂前6个环的井地电位测量成像图；
图3是实施例3中所述的压裂后6个环的井地电位测量成像图；
图4是实施例3中所述的压裂中50米环、100米环的电位剖面图；
图5是实施例3中所述的压裂前的井地电位连续监测成像图；
图6是实施例3中所述的注入前置液时的井地电位连续监测成像图；
图7是实施例3中所述的注入携砂液时的井地电位连续监测成像图；
图8是实施例3中所述的注入顶替液时的井地电位连续监测成像图；
图9是实施例3中所述的压裂后的井地电位连续监测成像图。
具体实施方式
以下结合附图1至9，进一步说明本发明一种基于井地电位成像的套管井压裂连续监测控制方法的具体实施方式。本发明一种基于井地电位成像的套管井压裂连续监测控制方法不限于以下实施例的描述。
实施例1：
本实施例给出一种基于井地电位成像的套管井压裂连续监测控制方法的测点布置方式，如图1所示，以被测套管井1为圆心，在地面环形布置内外呈放射状的测点2。所述测点2的布置方式为6环测点，各环半径依次为50米、100米、150米、200米、250米、300米，各环中相邻两测点之间的夹角为15度，每环各布置24个测点。所述被测套管井1的套管与电源连接，所述测点设有电位采集装置，用于测量测点电位，测点电位数据通过有线或无线的方式送至后端的数据处理与分析装置。
实施例2：
本实施例给出一种基于井地电位成像的套管井压裂连续监测控制方法，包括以下步骤：
1、以被测套管井为圆心，在地面环形布置内外呈放射状的测点。具体布置方式参考实施例1。
2、通过套管向井下供入电流，启动压裂过程，连续测量采集供入电流数据和测点电位数据。具体的，可以以恒定时间间隔采集测点数据(例如压裂全过程预计为1至2小时，时间间隔设置为1至10分钟)，所述采集数据的时刻应覆盖启动压裂前、注入前置液时、注入携砂液时、注入顶替液时和完成压裂完成后等压裂全过程，以实时监测并展示各阶段的压裂效果。作为一种优选的实施方式，在启动压裂前和完成压裂完成后采集6个环测点的电位数据，作为全面评估最终压裂效果的依据；在注入前置液、携砂液和顶替液等过程中，可以仅采集由内向外第一、第二环测点的电位数据，其目的在于第一、第二环测点的电位数据可以更直观、更准确的展示压裂进展程度。
3、进行供入电流数据的标准化和测点电位数据的归一化。进行供入电流数据的标准化的目的在于，校正供入电流的差异，消除因电流变化引起的测量误差；进行测点电位数据的归一化的目的在于，将电位数据归一转换至[0，1]的区间内，为绘制电位环剖面图和平面等值线图提供所需数据。
4、绘制并实时展示电位环剖面图和平面等值线图，该图即表示压裂所产生的新的低阻导电体的分布及扩张方向，也即表示压裂裂缝延伸方向和延伸程度。其原理是，压裂液(即前置液、携砂液和顶替液)的电阻率与周围介质的导电性具有一定差异，在压裂过程中，注入的压裂液改变了地下的电性结构；同时，向井中供电进一步增大了这种电性变化，相当于加大了信号强度，使地面更容易接收到这种地下电性变化所产生的电信号。通过研究地下因压裂所产生的新的低阻导电体的分布，即可实现对压裂裂缝延伸方向和延伸程度进行解释与评价。作为一种优选的实施方式，可以仅实时展示第一、第二环测点的电位环剖面图和平面等值线图，其目的在于第一环、第二环测点的电位数据可以更直观、更准确的展示压裂裂缝的动态延伸方向和延伸程度，同时还可以后端减小数据处理装置的数据处理压力。
5、根据实时展示的压裂裂缝延伸方向和延伸程度，对压裂过程进行监测控制。具体方法为：注入前置液/携砂液时，动态实时展示第一环、第二环测点的电位环剖面图和平面等值线图，当图中曲线变化速率趋缓或停止时，表示前置液/携砂液已经饱和，即可进入下一压裂步骤；注入顶替液时，动态实时展示第一、第二环测点的电位环剖面图和平面等值线图，当图中曲线变化速率趋缓或停止时，表示顶替液已经饱和，即可结束压裂过程。该监测控制方法可以有效降低压裂液的消耗量。例如，针对某井按照经验需注入前置液需要10立方米，然而我们并不知道注入10立方米前置液后是否满足需求。采用本方法，可以动态监视前置液注入时的井下裂缝延伸状态，假设当注入7立方米前置液后，继续注入无法再使图中曲线发生变化，则说明7立方米前置液已经使井下裂缝趋于饱和，无需再注入剩下的3立方米前置液。
6、压裂过程结束后，根据启动压裂前和完成压裂后6个环测点的电位数据，分别绘制电位环剖面图和平面等值线图，通过比较两组图像间的电位变化，展示最终压裂效果。
实施例3：
本实施例给出利用实施例2所述方法对S141井3044.8～3008.8m井段进行压裂施工的效果。施工中以5分钟为时间间隔对进行数据采集，结果如下：
图2至4分别为压裂前、压裂后、压裂中(注入携沙液时)不同环的电位测量结果。其中，图2和图3分别表示压裂前和压裂后的6个环的电位成像图，可以看出压裂前后图像有明显的变化，压裂前成像图指示井周围在北北东向、近东南向和南南西三个方向有裂缝发育或者渗透带发育异常，压裂后成像图指示南南西是主压裂方向。图4为压裂中(注入携沙液时)由内向外第一环、第二环(即50米环、100米环)的剖面图，图中所示深色的50米环测量的电位在三个方向有较高的电位异常，这些异常方向指示本井压裂裂缝方向主要有三个：一是北北东向，二是近东南向，三是南南西向。图中浅色的100米环显示在北北东向、近东南向两个方向压裂程度开始减弱，在南南西向压裂裂缝继续延伸，延伸长度约67.7米。经分析压裂裂缝的产生与压裂井所处构造位置和其周围断裂走向有关。
图5至图9分别为压裂前、注入前置液(压裂开始后15分钟)、注入携砂液(压裂开始后30分钟)、注入顶替液(压裂开始后45分钟)、压裂后(注入顶替液后30分钟)等压裂过程中不同阶段的井地电位监测成像图，可以非常直观的展示不同时段的压裂效果动态变化。从图中可以看出，压裂前和前置液时段裂缝开启于北北东、近东南、南南西三个方向(如图5、6所示)；携砂液和顶替液时段裂缝进一步开启，尤其是南南西方向异常强度增大(如图7、8所示)；压裂完成并撤去压力后，近东南向裂缝有所关闭，北北东向异常强度有所减弱，南南西向压裂裂缝保持良好(如图9所示)。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (2)

1.一种基于井地电位成像的套管井压裂连续监测控制方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)以被测套管井为圆心，在地面环形布置内外呈放射状的测点；
(2)通过套管向井下供入电流，启动压裂过程，连续测量采集供入电流数据和测点电位数据；
(3)进行供入电流数据的标准化和测点电位数据的归一化；
(4)绘制并实时展示电位环剖面图和平面等值线图，即表示压裂所产生的新的低阻导电体的分布及扩张方向，也即表示压裂裂缝延伸方向和延伸程度；
(5)根据实时展示的压裂裂缝延伸方向和延伸程度，对压裂过程进行控制；
其中，
所述步骤(1)中所述测点的布置方式为6环测点，各环半径依次为50米、100米、150米、200米、250米、300米，各环中相邻测点夹角为15度，每环各布置24个测点；
所述步骤(2)中，以恒定时间间隔采集测点数据；所述采集供入电流数据和测点电位数据的时刻包括启动压裂前、注入前置液时、注入携砂液时、注入顶替液时和完成压裂完成后；
所述步骤(2)中，在启动压裂前和完成压裂完成后采集6个环测点的电位数据；在注入前置液、携砂液和顶替液时采集由内向外第一、第二环测点的电位数据；
所述步骤(4)中，实时展示第一、第二环测点的电位环剖面图和平面等值线图，即表示压裂裂缝的动态延伸方向和延伸程度；
所述步骤(5)中对压裂过程进行控制的方法为：
注入前置液/携砂液时，动态实时展示第一、第二环测点的电位环剖面图和平面等值线图，当图中曲线变化速率趋缓或停止时，表示前置液/携砂液已经饱和，即可进入下一压裂步骤；
注入顶替液时，动态实时展示第一、第二环测点的电位环剖面图和平面等值线图，当图中曲线变化速率趋缓或停止时，表示顶替液已经饱和，即可结束压裂过程。
2.根据权利要求1所述的基于井地电位成像的套管井压裂连续监测控制方法，其特征在于：还包括以下步骤：
(6)压裂过程结束后，根据启动压裂前和完成压裂完成后6个环测点的电位数据，分别绘制电位环剖面图和平面等值线图，通过对比展示最终压裂效果。
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