CN109426689B - 水平井压裂裂缝的评价方法及系统 - Google Patents

水平井压裂裂缝的评价方法及系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种水平井压裂裂缝的评价方法及系统，该方法包括：根据G函数曲线类型进行分类；对各类G函数曲线量化赋值；建立裂缝复杂程度评价系数的计算模型。本发明的优点在于：通过计算水平井压裂裂缝复杂程度评价系数，能够实现裂缝复杂程度评价定量化，为开发技术人提供压裂效果评价依据。

Description

水平井压裂裂缝的评价方法及系统
技术领域
本发明涉及油气田开发领域，更具体地，涉及一种水平井压裂裂缝的评价方法及系统。
背景技术
页岩气开发过程中通过采取一定的水力压裂手段使人工裂缝延伸的同时沟通天然裂缝，从而形成人工裂缝与天然裂缝相互交错的复杂裂缝网络，增大储层改造体积，提高单井产能及最终采收率。复杂裂缝网络的形成被认为是页岩气井压裂成功的关键，而判断压裂后裂缝形态复杂性对进一步优化压裂施工参数、合理部署开发井网有一定的指导作用。
复杂的微地震监测技术已被发展应用于评估压裂后裂缝的空间几何形态，但其观察范围有限，并且设备费用高昂，致使此项技术在油田现场的推广应用受到了限制。相对的，压裂后的压降分析为裂缝形态诊断提供了一种简单高效的评价方法。G函数分析是压后压降分析的主要方法，这一特殊的方法能够对压裂施工结束后的压裂过程进行评估，对裂缝的复杂性做出判断，从而改进压裂方案、优化气田压裂参数、提高压裂施工效果。
压裂后压降曲线是指压裂施工停泵后井底或井口压力随时间变化的关系曲线。通过对压降曲线的G函数分析，可以确定裂缝延伸情况。G函数方程形式如下：
Figure BDA0001395145050000011
式中，αa为滤失面积参数；αc为泵注期间的滤失参数；αc2为关井期间的滤失参数；θ为无因次时间；λ、ξ为无因次水平尺寸。
目前，国内外对压裂后压降曲线分析的研究基本上都是基于Nolte理论。但是，传统G函数分析理论具有一定的局限性，其理论模型的建立并未考虑滤失系数的变化。当储层中有天然裂缝开启时，压裂液滤失系数恒定的假设将会造成压力降落解释结果的失真，甚至会得到完全相反的结论。
我国页岩气主要采用水平井缝网压裂方式进行开采，利用“滑溜水+胶液”体积压裂设计理念。采用多簇射孔、大液量、大排量、中小粒径支撑剂及多段塞等施工技术，确保复杂裂缝的形成。但压裂后是否形成了复杂裂缝，以及形成的裂缝程度，都缺乏一个定量的评价方法，这个问题是目前困扰开发设计人员的一个难题。
然而，国内外目前对水平井缝网压裂评价还缺少一种科学、定量的方法。目前常用的评价方法主要有压降G函数分析法和微地震监测法。例如文献《非常规油气藏储层体积改造模拟技术研究进展》，特种油气藏，2014年第21卷第2期，对微地震监测技术进行了介绍，微地震监测技术是一种以声发射学和地震学为理论依据的交叉学科新技术。微地震事件指的是由水力压裂造成的应力和孔隙压力改变导致的微小地震，这些微地震是沿着已有较脆弱面产生滑移和拉张变形造成的。压裂措施后进行效果评价，对比微地震事件到达的时间和P波、s波的特征，可以获得以下储层裂缝信息和起到以下作用：1)裂缝高度、长度和走向；2)裂缝复杂程度，如形成的裂缝是网络缝还是两翼板状缝；3)裂缝位置；校正水力裂缝模型；4)天然裂缝特征；5)识别和避开地质危害，如断层、水体和喀斯特地形。根据监测得到的微地震云图不但可以确定裂缝的几何形状，还可以预测岩石变形或失效的模式(拉张或剪切)。该方法属于地震解释的范畴，地震信号受其他干扰因素影响，存在多解性，而且由于成本较高，采用该项技术的井只是少数，具有一定的局限性；关于利用压降G核函数分析应用较多，例如文献《裂缝性地层测试压裂分析在川西须家河组的应用》，石油钻探技术，2006年第34卷第6期，识别裂缝裂缝发育程度，可采用G函数叠加导数曲线定性识别储层是否存在天然裂缝，然后计算滤失系数的大小，评价天然裂缝的发育程度。对照标准的G函数图版可知：当导数为常量并且该叠加导数曲线位于一条通过原点的直线上时为标准滤失，如图1所示；如果叠加导数曲线在裂缝闭合点前呈现“上凸”，如图2所示，则表明储层具有裂缝发育的特征。
相关文献都无法解决是否形成了复杂裂缝，以及形成的裂缝程度的问题。相比之下，G函数分析方法可以定性判断是否形成复杂裂缝，而且比较容易计算，目前存在主要问题是无法定量评价，应用过程中可操作性较差，需要研究完善。
因此，有必要开发一种水平井压裂裂缝评价方法及系统，用于确定页岩气水平井压裂是否形成缝网以及复杂程度，为开发技术人员提供压裂效果评价依据。
公开于本发明背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明的一般背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。
发明内容
本发明提出了一种水平井压裂裂缝的评价方法及系统，其能够通过确定页岩气水平井压裂是否形成缝网以及复杂程度，为开发技术人员提供压裂效果评价依据。
根据本发明的一方面，提出了一种水平井压裂裂缝的评价方法方法，所述方法包括：
根据G函数曲线类型进行分类；
对各类所述G函数曲线量化赋值；
建立裂缝复杂程度评价系数的计算模型。
优选地，所述根据G函数曲线类型进行分类包括：
根据水平井压裂后G函数分析曲线上反应的裂缝复杂程度，将所述G函数曲线划分为四类曲线。
优选地，所述四类曲线包括：
第一类曲线，波动频率4-6次/0.03G时间，波动幅度2-4MPa，曲线整体呈上升趋势的G函数曲线；
第二类曲线，波动频率2-4次/0.03G时间，波动幅度1-2.5MPa，曲线整体呈上升趋势的G函数曲线；
第三类曲线，波动频率1-2次/0.03G时间，波动幅度0.5-1.5MPa，曲线整体呈下降趋势的G函数曲线；
第四类曲线，波动频率0-1次/0.03G时间，波动幅度0-0.5MPa，曲线整体呈先上升后平缓趋势的G函数曲线。
优选地，所述对各类G函数曲线量化赋值包括：
所述第一类曲线的量化系数为a1，所述第二类曲线的量化系数为a2，所述第三类曲线的量化系数为a3，所述第四类曲线的量化系数为a4。
优选地，所述评价方法还包括：
设所述水平井压裂的总段数为x；
根据所述四类曲线统计：所述第一类曲线的段数为x1，所述第二类曲线的段数为x2，所述第三类曲线的段数为x3，所述第四类曲线的段数为x4，即x＝x1+x2+x3+x4。
优选地，所述裂缝复杂程度评价系数的计算模型为：
K＝(a1×x1+a2×x2+a3×x3+a4×x4)/x
其中，K为裂缝复杂程度评价系数。
根据本发明的另一方面，提出了一种水平井压裂裂缝的评价系统，所述系统包括：
存储器，存储有计算机可执行指令；
处理器，所述处理器运行所述存储器中的计算机可执行指令，执行以下步骤：
根据G函数曲线类型进行分类；
对各类所述G函数曲线量化赋值；
建立裂缝复杂程度评价系数的计算模型。
优选地，所述根据G函数曲线类型进行分类包括：
根据水平井压裂后G函数分析曲线上反应的裂缝复杂程度，将所述G函数曲线划分为四类曲线。
优选地，所述四类曲线包括：
第一类曲线，波动频率4-6次/0.03G时间，波动幅度2-4MPa，曲线整体呈上升趋势的G函数曲线；
第二类曲线，波动频率2-4次/0.03G时间，波动幅度1-2.5MPa，曲线整体呈上升趋势的G函数曲线；
第三类曲线，波动频率1-2次/0.03G时间，波动幅度0.5-1.5MPa，曲线整体呈下降趋势的G函数曲线；
第四类曲线，波动频率0-1次/0.03G时间，波动幅度0-0.5MPa，曲线整体呈先上升后平缓趋势的G函数曲线。
优选地，所述对各类G函数曲线量化赋值包括：
所述第一类曲线的量化系数为a1，所述第二类曲线的量化系数为a2，所述第三类曲线的量化系数为a3，所述第四类曲线的量化系数为a4。
根据本发明的一种水平井压裂裂缝的评价方法及系统，其优点在于：通过计算水平井压裂裂缝复杂程度评价系数，能够实现裂缝复杂程度评价定量化，为开发技术人提供压裂效果评价依据。
本发明的方法和系统具有其它的特性和优点，这些特性和优点从并入本文中的附图和随后的具体实施例中将是显而易见的，或者将在并入本文中的附图和随后的具体实施例中进行详细陈述，这些附图和具体实施例共同用于解释本发明的特定原理。
附图说明
通过结合附图对本发明示例性实施例进行更详细的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显。
图1示出了现有技术的G函数标准滤失曲线的示意图。
图2示出了现有技术的G函数裂发育滤失曲线的示意图。
图3示出了根据本发明的一个示例性实施例的一种水平井压裂裂缝的评价方法的步骤流程图。
图4a、图4b、图4c和图4d分别示出了根据本发明的一个示例性实施例的四种G函数曲线的示意图。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本发明。虽然附图中显示了本发明的优选实施例，然而应该理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了使本发明更加透彻和完整，并且能够将本发明的范围完整地传达给本领域的技术人员。
本发明提供了一种水平井压裂裂缝的评价方法，包括：
根据G函数曲线类型进行分类；
对各类G函数曲线量化赋值；
建立裂缝复杂程度评价系数的计算模型。
作为优选方案，根据G函数曲线类型进行分类包括：
根据水平井压裂后G函数分析曲线上反应的裂缝复杂程度，将G函数曲线划分为四类曲线。
本发明根据压后G函数曲线上反映的裂缝复杂程度，将G函数曲线分为四类：
第一类曲线，波动频率4-6次/0.03G时间，波动幅度2-4MPa，曲线整体呈上升趋势的G函数曲线；
第二类曲线，波动频率2-4次/0.03G时间，波动幅度1-2.5MPa，曲线整体呈上升趋势的G函数曲线；
第三类曲线，波动频率1-2次/0.03G时间，波动幅度0.5-1.5MPa，曲线整体呈下降趋势的G函数曲线；
第四类曲线，波动频率0-1次/0.03G时间，波动幅度0-0.5MPa，曲线整体呈先上升后平缓趋势的G函数曲线。
根据压后G函数分析曲线上裂缝复杂程度，将其分为四类，并分别取不同的值，使评价方法得到量化。
根据四类函数曲线的类型进行量化赋值，根据其反应的裂缝复杂程度，分别赋予不同的数值。
作为优选方案，第一类曲线的量化系数为a1，第二类曲线的量化系数为a2，第三类曲线的量化系数为a3，第四类曲线的量化系数为a4。
作为优选方案，评价方法还包括：
设水平井压裂的总段数为x；
根据四类曲线统计：第一类曲线的段数为x1，第二类曲线的段数为x2，第三类曲线的段数为x3，第四类曲线的段数为x4，即x＝x1+x2+x3+x4。
计算水平井裂缝复杂程度评价系数K为：
K＝(a1×x1+a2×x2+a3×x3+a4×x4)/x
通过K值计算，实现裂缝复杂程度评价定量化。水平井裂缝复杂程度评价系数越高，压后效果越好，产量越高。建立裂缝复杂程度评价系数计算模型；便于页岩气水平井评价应用。
本发明还提供了一种水平井压裂裂缝的评价系统，包括：
存储器，存储有计算机可执行指令；
处理器，处理器运行存储器中的计算机可执行指令，执行以下步骤：
根据G函数曲线类型进行分类；
对各类所述G函数曲线量化赋值；
建立裂缝复杂程度评价系数的计算模型。
实施例
图3示出了根据本发明的一个示例性实施例的一种水平井压裂裂缝的评价方法的步骤流程图。
本实施例提出了一种水平井压裂裂缝的评价方法，包括：
根据G函数曲线类型进行分类；
对各类G函数曲线量化赋值；
建立裂缝复杂程度评价系数的计算模型。
图4a、图4b、图4c和图4d分别示出了根据本发明的一个示例性实施例的四种G函数曲线的示意图。
如图4a-图4d所示，根据水平井压裂后G函数分析曲线上反应的裂缝复杂程度，将G函数曲线划分为四类曲线。
第一类曲线，波动频率4-6次/0.03G时间，波动幅度2-4MPa，曲线整体呈上升趋势的G函数曲线；
第二类曲线，波动频率2-4次/0.03G时间，波动幅度1-2.5MPa，曲线整体呈上升趋势的G函数曲线；
第三类曲线，波动频率1-2次/0.03G时间，波动幅度0.5-1.5MPa，曲线整体呈下降趋势的G函数曲线；
第四类曲线，波动频率0-1次/0.03G时间，波动幅度0-0.5MPa，曲线整体呈先上升后平缓趋势的G函数曲线。
本实施例中对压后压降G函数曲线分别量化赋值，第一类曲线的量化系数为a1＝1，第二类曲线的量化系数为a2＝0.6，第三类曲线的量化系数为a3＝0.3，第四类曲线的量化系数为a4＝0.1。
一口压裂总段数x＝15段的页岩气水平井，其中，第一类曲线的段数为x1＝9，第二类曲线的段数为x2＝3，第三类曲线的段数为x3＝1，第四类曲线的段数为x4＝2。则该井水平井段裂缝复杂程度评价系数K＝(a1×x1+a2×x2+a3×x3+a4×x4)/x＝(1×9+0.6×3+0.3×1+0.1×2)/15＝0.735，压后试气无阻流量为80×104m3/d。
一口压裂总段数x＝22段的页岩气水平井，其中，第一类曲线的段数为x1＝2，第二类曲线的段数为x2＝4，第三类曲线的段数为x3＝6，第四类曲线的段数为x4＝10。则该井水平井段裂缝复杂程度评价系数K＝(a1×x1+a2×x2+a3×x3+a4×x4)/x＝(1×2+0.6×4+0.3×6+0.1×10)/15＝0.33，压后试气无阻流量为30×104m3/d。
从两口典型井分析来看，水平井段裂缝复杂程度评价系数越高，压后效果越好，产量越高。
以上已经描述了本发明的实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的实施例。在不偏离所说明的实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释实施例的原理、实际应用或对市场中的技术的改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的实施例。

Claims (2)

1.一种水平井压裂裂缝的评价方法，其特征在于，所述评价方法包括：
根据G函数曲线类型进行分类；
对各类所述G函数曲线量化赋值；
建立裂缝复杂程度评价系数的计算模型；
其中，所述根据G函数曲线类型进行分类包括：
根据水平井压裂后G函数分析曲线上反应的裂缝复杂程度，将所述G函数曲线划分为四类曲线；
所述四类曲线包括：
第一类曲线，波动频率4-6次/0.03G时间，波动幅度2-4MPa，曲线整体呈上升趋势的G函数曲线；
第二类曲线，波动频率2-4次/0.03G时间，波动幅度1-2.5MPa，曲线整体呈上升趋势的G函数曲线；
第三类曲线，波动频率1-2次/0.03G时间，波动幅度0.5-1.5MPa，曲线整体呈下降趋势的G函数曲线；
第四类曲线，波动频率0-1次/0.03G时间，波动幅度0-0.5MPa，曲线整体呈先上升后平缓趋势的G函数曲线；
所述对各类G函数曲线量化赋值包括：
所述第一类曲线的量化系数为a1，所述第二类曲线的量化系数为a2，所述第三类曲线的量化系数为a3，所述第四类曲线的量化系数为a4；
所述评价方法还包括：
设所述水平井压裂的总段数为x；
根据所述四类曲线统计每类曲线的段数：所述第一类曲线的段数为x1，所述第二类曲线的段数为x2，所述第三类曲线的段数为x3，所述第四类曲线的段数为x4，即x＝x1+x2+x3+x4；
所述裂缝复杂程度评价系数的计算模型为：
K＝(a1×x1+a2×x2+a3×x3+a4×x4)/x
其中，K为裂缝复杂程度评价系数。
2.一种水平井压裂裂缝的评价系统，其特征在于，所述评价系统包括：
存储器，存储有计算机可执行指令；
处理器，所述处理器运行所述存储器中的计算机可执行指令，执行以下步骤：
根据G函数曲线类型进行分类；
对各类所述G函数曲线量化赋值；
建立裂缝复杂程度评价系数的计算模型；
其中，所述根据G函数曲线类型进行分类包括：
根据水平井压裂后G函数分析曲线上反应的裂缝复杂程度，将所述G函数曲线划分为四类曲线；
所述四类曲线包括：
第一类曲线，波动频率4-6次/0.03G时间，波动幅度2-4MPa，曲线整体呈上升趋势的G函数曲线；
第二类曲线，波动频率2-4次/0.03G时间，波动幅度1-2.5MPa，曲线整体呈上升趋势的G函数曲线；
第三类曲线，波动频率1-2次/0.03G时间，波动幅度0.5-1.5MPa，曲线整体呈下降趋势的G函数曲线；
第四类曲线，波动频率0-1次/0.03G时间，波动幅度0-0.5MPa，曲线整体呈先上升后平缓趋势的G函数曲线；
所述对各类G函数曲线量化赋值包括：
所述第一类曲线的量化系数为a1，所述第二类曲线的量化系数为a2，所述第三类曲线的量化系数为a3，所述第四类曲线的量化系数为a4；
所述评价系统的评价方法还包括：
设所述水平井压裂的总段数为x；
根据所述四类曲线统计每类曲线的段数：所述第一类曲线的段数为x1，所述第二类曲线的段数为x2，所述第三类曲线的段数为x3，所述第四类曲线的段数为x4，即x＝x1+x2+x3+x4；所述裂缝复杂程度评价系数的计算模型为：
K＝(a1×x1+a2×x2+a3×x3+a4×x4)/x
其中，K为裂缝复杂程度评价系数。
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