CN108829999A - 一种强非均质性致密储层水平井分段压裂布缝优化方法 - Google Patents

一种强非均质性致密储层水平井分段压裂布缝优化方法 Download PDF

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Abstract

本发明为一种强非均质性致密储层水平井分段压裂布缝优化方法：划分储层级别；利用软件模拟布置水力裂缝的含阻隔带的交互层模型生产3年后压力波情况，获得不同阻隔带渗透率和对应的极限宽度，通过拟合二者关系式用以判断是否需要将阻隔带两侧有效储层划分为两个独立渗流单元；根据压裂3年后能否达到经济极限产能，确定不同级别储层的经济极限渗流单元宽度；模拟在连续同种砂体中布置不同水力裂缝间距条件下生产3年后压力波传播情况，确定裂缝间距；根据测井解释成果和储层级别划分标准，将水平段划分为多个储层单元；结合渗流单元划分极限宽度和连续砂体裂缝合理间距要求，在水平段上设置多种水力裂缝布缝方案，优选经济有效的布缝方案。

Description

一种强非均质性致密储层水平井分段压裂布缝优化方法
技术领域
本发明属于水力压裂技术领域，涉及一种强非均质性致密储层水平井分段压裂布缝优化方法。
背景技术
我国存在大量强非均质性致密砂岩储层，特别是广泛分布于鄂尔多斯盆地、四川盆地的河流相沉积砂岩，具有储量较大、厚度较薄、物性横向变化大、致密的特征，水平井分段压裂是该类储层最有效的开发方式之一。然而，在此类强非均质性水平段上如何合理的布置水力裂缝(布缝)是经济有效开采的关键。
对于强非均质性致密储层，水平段上将会交替出现不同物性级别的储层，有效储层之间会有大段无效储层夹杂(甚至无效储层带宽远大于有效储层)，如果采用以往在水平段上均匀布缝的方式，可能出现差储层甚至是无效储层被过渡压裂，而有效储层甚至优质储层得不到充分改造，导致压后效果差、压裂成本高。因此，有必要提出一种优化方法，使水力裂缝尽量布置在有效储层内，以尽可能少的裂缝最大化地动用水平段上非均匀排列的有效储层，达到充分改造储层的目的。
发明内容
本发明的目的在于解决目前针对强非均质性致密储层水平井分段压裂有效布置水力裂缝困难的问题，提供一种强非均质性致密储层水平井分段压裂布缝优化方法。
本发明的目的是这样实现的：
一种强非均质性致密储层水平井分段压裂布缝优化方法，包括以下步骤：
步骤一，建立储层级别划分标准，对目标储层进行储层级别划分，所述储层级别包括有效储层、阻隔带，所述有效储层包括多个储层等级；
步骤二，利用油藏数值模拟软件建立目标储层的模型，通过改变阻隔带的宽度和渗透率，模拟压力是否能穿过阻隔带，确定渗流单元划分的阻隔带极限宽度，如果阻隔带的宽度大于极限宽度，则将阻隔带两侧的有效储层划分为两个独立渗流单元，如果阻隔带的宽度小于极限宽度，则将阻隔带两侧的有效储层划分为一个独立渗流单元；
步骤三，经济极限渗流单元宽度确定：采用油藏数值模拟软件，模拟不同级别储层在压裂后3年的累计产量，以达到经济极限产量的最小渗流单元宽度为标准，确定不同级别储层的经济极限渗流单元宽度，当储层宽度大于经济极限渗流单元宽度时，单独作为一个渗流单元；当储层宽度小于经济极限渗流单元宽度时，则并入临近渗流单元；
步骤四，利用油藏数值模拟软件，模拟分析不同有效储层在特定生产制度下布置水力裂缝后的压力传播距离，确定不同储层级别连续砂体里的裂缝合理间距；
步骤五，根据水平井测井解释成果将水平井按不同储层级别划分为多个储层单元；
步骤六，根据渗流单元划分极限宽度、经济极限渗流单元宽度和连续砂体裂缝合理间距计算结果，将水平段上的多个储层单元分为多个压裂段并布置水力裂缝，通过产能模拟优化布缝方式。
优选地，在步骤一中，根据目标储层的物性参数，对目标储层进行储层级别划分，目标储层从好到差划分为Ⅰ类储层、Ⅱ类储层、Ⅲ类储层、Ⅳ类储层，其中，Ⅰ类储层、Ⅱ类储层、Ⅲ类储层为有效储层，Ⅳ类储层为阻隔带。
优选地，在步骤二中，利用油藏数值模拟软件建立含阻隔带的交互层模型，交互层模型对应目标储层的储层分布状况，在与阻隔带相邻的位置设置一条水力裂缝，通过改变阻隔带的宽度和渗透率，模拟生产3年后压力波是否会穿透阻隔带，以压力波刚好能穿过阻隔带时的阻隔带宽度定义为该阻隔带渗透率下的渗流单元划分极限宽度，从而获得不同阻隔带渗透率Kb和对应极限宽度Wc,通过拟合得到二者关系式：Wc＝f(Kb)。
优选地，在步骤三中，根据目标区块前期压裂单条裂缝施工成本和油气价格折算，以刚好能够回收成本的产量作为经济极限产量Qc，采用油藏数值模拟软件，模拟不同级别储层中设置单条水力裂缝的压裂后3年累计产量，改变储层宽度Wr便获得对应宽度的3年累计产量Q，通过最小二乘法拟合得到二者关系式：Q＝f(WR)，将经济极限产量Qc代入该关系式时，即可得到不同级别储层的经济极限宽度Wel，当储层宽度大于Wel时，可单独作为一个渗流单元；当储层宽度小于Wel时，则必须并入临近渗流单元。
优选地，在步骤四中，在油藏数值模拟软件中建立同一储层级别的砂体模型，在砂体模型中设置不同裂缝间距下的多条水力裂缝，模拟在现场生产制度下3年后的压力波情况，以压力波及区域不发生干扰为原则，根据压力波传播范围刚好相交确定合理裂缝间距，从而确定不同级别储层对应的合理裂缝间距。
优选地，在步骤六中，根据步骤四划分的储层单元，利用油藏数值模拟软件建立对应的水平段物理模拟模型，再根据渗流单元划分极限宽度、经济极限渗流单元宽度和连续砂体裂缝合理间距计算结果，设置多种布缝方案，通过模拟压裂后三年累计产量，优选经济有效的布缝方案。
优选地，在步骤六中，优先在优质储层中布置和增加裂缝数量，差储层中对应减少裂缝数量。
由于采用了上述技术方案，本发明具有如下有益效果：
本发明方法将水平段根据储层类型进行了精细划分，并结合阻隔带极限宽度和不同级别储层经济极限宽度划分有效渗流单元，以产量和经济性为目标优选布缝方案，以充分改造有效储层、减少对无效储层的压裂改造，大大提高强非均质性致密储层的动用程度和经济性。
附图说明
图1是本发明中在水平段上根据储层级别划分的储层单元示意图；
图2是本发明中在水平段上布置多条水力裂缝示意图。
附图标记
附图中，1为水力裂缝。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施例作进一步详细说明。
参见图1-图2，一种强非均质性致密储层水平井分段压裂布缝优化方法的一种实施例，包括以下步骤：
步骤一，根据目标储层的物性参数，对目标储层进行储层级别划分，从好到差划分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ等4个等级。其中，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类储层为有效储层，Ⅳ类储层为无效储层(称为阻隔带)。某储层的储层级别划分如表1:
表1 某储层级别划分表
步骤二，利用油藏数值模拟软件(Eclipse、CMG均可)建立有效储层夹带阻隔带的交互层模型，交互层模型需对应目标储层的储层分布状况(在强非均质性致密储层水平段中，不同级别储层将会交替出现，特别是两个有效储层之间会出现不同宽度、不同渗透率的阻隔带，这里将水平段上两个有效储层夹一个阻隔带称为含阻隔带的交互层模型)，在与阻隔带相邻的位置设置一条水力裂缝(水力裂缝高度取储层厚度，缝长、缝宽和导流能力取目标储层前期压裂统计平均值)。通过改变阻隔带的宽度和渗透率，模拟生产3年后压力波是否会穿透阻隔带，以压力波刚好能穿过阻隔带时的阻隔带宽度定义为该阻隔带对应渗透率下的渗流单元划分极限宽度(简称极限宽度)，从而获得不同阻隔带渗透率Kb(渗透率对压力波传播影响相对较大，因此以渗透率为主要参考)和对应极限宽度Wc,通过最小二乘法拟合得到二者关系式：
Wc＝f(Kb)
根据上式即可判断存在阻隔带时，是否需要将阻隔带两侧有效储层划分为两个独立渗流单元(阻隔带宽度大于Wc时则将两侧储层划分为两个独立渗流单元，布缝时需要分别布置水力裂缝；反之则看作一个渗流单元)。
步骤三，根据目标区块前期压裂单条裂缝施工成本和油气价格折算，以刚好能够回收成本的产量作为经济极限产量Qc。采用油藏数值模拟软件，模拟不同级别储层中设置单条水力裂缝的压裂后3年累计产量，改变储层宽度Wr便获得对应宽度的3年累计产量Q，通过最小二乘法拟合得到二者关系式：Q＝f(WR)。将经济极限产量Qc代入该关系式(即当Q＝Qc时)，即可得到不同级别储层的经济极限宽度Wel。当储层宽度大于Wel时，可单独作为一个渗流单元；当储层宽度小于Wel时，则必须并入临近渗流单元。
步骤四，在油藏数值模拟软件中建立具有一定厚度和宽度的同一储层级别连续砂体模型，在砂体模型中设置不同裂缝间距下的多条水力裂缝，模拟在现场生产制度下3年后的压力波情况。以压力波及区域不发生干扰为原则，根据压力波传播范围刚好相交确定合理裂缝间距。从而确定不同级别储层对应的合理裂缝间距。
步骤五，根据待优化水平井的测井解释成果获得水平段的孔隙度、渗透率和饱和度等物性参数，结合步骤一的储层级别划分标准，将待优化水平井的水平段划分为多个储层单元(见附图1，某水平井根据水平段测井解释物性和储层级别划分标准，将水平段划分为多个储层单元，不同颜色代表不同储层级别，带圆圈的数字代表划分的储层单元序号)。
步骤六，根据步骤四划分的储层单元，结合渗流单元划分极限宽度和经济极限宽度，将待优化水平井的水平段划分为多个渗流单元(由于图1中的②、⑤、⑦、⑨、⑩、等几个储层单元的宽度小于经济极限宽度，均被并入到临近储层单元，整个水平段被阻隔带④和划分为3个独立渗流单元)。再根据连续砂体裂缝合理间距计算结果，尽量在优质储层中布置裂缝、差储层适当减少裂缝数量(尽量提高经济性)，设置几种布缝方案(图2为可选方案之一)，利用油藏数值模拟软件模拟压裂后3年累计产量，优选经济有效(产量高、成本低)的布缝方案为待优化水平井的最终布缝方案。
最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。

Claims (7)

1.一种强非均质性致密储层水平井分段压裂布缝优化方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一，建立储层级别划分标准，对目标储层进行储层级别划分，所述储层级别包括有效储层、阻隔带，所述有效储层包括多个储层等级；
步骤二，利用油藏数值模拟软件建立目标储层的模型，通过改变阻隔带的宽度和渗透率，模拟压力是否能穿过阻隔带，确定渗流单元划分的阻隔带极限宽度，如果阻隔带的宽度大于极限宽度，则将阻隔带两侧的有效储层划分为两个独立渗流单元，如果阻隔带的宽度小于极限宽度，则将阻隔带两侧的有效储层划分为一个独立渗流单元；
步骤三，经济极限渗流单元宽度确定：采用油藏数值模拟软件，模拟不同级别储层在压裂后3年的累计产量，以达到经济极限产量的最小渗流单元宽度为标准，确定不同级别储层的经济极限渗流单元宽度，当储层宽度大于经济极限渗流单元宽度时，单独作为一个渗流单元；当储层宽度小于经济极限渗流单元宽度时，则并入临近渗流单元；
步骤四，利用油藏数值模拟软件，模拟分析不同有效储层在特定生产制度下布置水力裂缝后的压力传播距离，确定不同储层级别连续砂体里的裂缝合理间距；
步骤五，根据水平井测井解释成果将水平井按不同储层级别划分为多个储层单元；
步骤六，根据渗流单元划分极限宽度、经济极限渗流单元宽度和连续砂体裂缝合理间距计算结果，将水平段上的多个储层单元分为多个压裂段并布置水力裂缝，通过产能模拟优化布缝方式。
2.根据权利要求1所述的一种强非均质性致密储层水平井分段压裂布缝优化方法，其特征在于，在步骤一中，根据目标储层的物性参数，对目标储层进行储层级别划分，目标储层从好到差划分为Ⅰ类储层、Ⅱ类储层、Ⅲ类储层、Ⅳ类储层，其中，Ⅰ类储层、Ⅱ类储层、Ⅲ类储层为有效储层，Ⅳ类储层为阻隔带。
3.根据权利要求1所述的一种强非均质性致密储层水平井分段压裂布缝优化方法，其特征在于，在步骤二中，利用油藏数值模拟软件建立含阻隔带的交互层模型，交互层模型对应目标储层的储层分布状况，在与阻隔带相邻的位置设置一条水力裂缝，通过改变阻隔带的宽度和渗透率，模拟生产3年后压力波是否会穿透阻隔带，以压力波刚好能穿过阻隔带时的阻隔带宽度定义为该阻隔带渗透率下的渗流单元划分极限宽度，从而获得不同阻隔带渗透率Kb和对应极限宽度Wc,通过拟合得到二者关系式：Wc＝f(Kb)。
4.根据权利要求1所述的一种强非均质性致密储层水平井分段压裂布缝优化方法，其特征在于，在步骤三中，根据目标区块前期压裂单条裂缝施工成本和油气价格折算，以刚好能够回收成本的产量作为经济极限产量Qc，采用油藏数值模拟软件，模拟不同级别储层中设置单条水力裂缝的压裂后3年累计产量，改变储层宽度Wr便获得对应宽度的3年累计产量Q，通过最小二乘法拟合得到二者关系式：Q＝f(WR)，将经济极限产量Qc代入该关系式时，即可得到不同级别储层的经济极限宽度Wel，当储层宽度大于Wel时，可单独作为一个渗流单元；当储层宽度小于Wel时，则必须并入临近渗流单元。
5.根据权利要求1所述的一种强非均质性致密储层水平井分段压裂布缝优化方法，其特征在于，在步骤四中，在油藏数值模拟软件中建立同一储层级别的砂体模型，在砂体模型中设置不同裂缝间距下的多条水力裂缝，模拟在现场生产制度下3年后的压力波情况，以压力波及区域不发生干扰为原则，根据压力波传播范围刚好相交确定合理裂缝间距，从而确定不同级别储层对应的合理裂缝间距。
6.根据权利要求1所述的一种强非均质性致密储层水平井分段压裂布缝优化方法，其特征在于，在步骤六中，根据步骤四划分的储层单元，利用油藏数值模拟软件建立对应的水平段物理模拟模型，再根据渗流单元划分极限宽度、经济极限渗流单元宽度和连续砂体裂缝合理间距计算结果，设置多种布缝方案，通过模拟压裂后三年累计产量，优选经济有效的布缝方案。
7.根据权利要求1所述的一种强非均质性致密储层水平井分段压裂布缝优化方法，其特征在于，在步骤六中，优先在优质储层中布置和增加裂缝数量，差储层中对应减少裂缝数量。
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