CN111931401B - 一种致密油水平井多级压裂改造方式快速确定方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及致密油水平井多级压裂改造技术领域，具体公开了一种致密油水平井多级压裂改造方式快速确定方法。该方法包括：步骤1，整理目标井区的地质资料及压裂施工资料，建立致密油藏水力压裂裂缝扩展模拟模型；步骤2，开展不同参数组合下水力压裂的裂缝扩展模拟；步骤3，判别不同参数组合下的地下压裂裂缝形态，建立致密油藏水力压裂的裂缝形态识别图版；步骤4，统计目标井区的参数组合值，快速确定致密油水平井多级压裂改造方式。本发明计算典型天然裂缝密度与水平地应力差参数组合下水力压裂的裂缝分布的分形维数，判别地下压裂裂缝形态，通过建立致密油藏水力压裂的裂缝形态识别图版，实现致密油水平井多级压裂改造方式快速确定。
Description
技术领域
本发明涉及油气田开发技术领域，尤其涉及致密油水平井多级压裂改造技术领域。
背景技术
我国致密油藏资源丰富，在松辽、鄂尔多斯、四川盆地等广泛分布，压裂改造是致密油藏开发最有效的技术手段，同时压裂所产生多级裂缝和压裂规模也是井网部署的重要参考依据。因此，要保证压裂增产改造效果，提高压裂方案设计的针对性，需要在现场施工方案设计前确定适合实际致密油储层条件的多级压裂改造方式，这一直是油田亟待解决的难题。
现有技术中，申请号201811305134.9的发明专利公开了一种含天然裂缝致密油气储层体积压裂缝网预测方法，该方法以损伤力学理论为基础，用于对含天然裂缝的储层体积压裂后的裂缝网络形态进行预测；申请号201610555171.X的发明专利公开了一种致密储层体积压裂适应区筛选方法及装置，该方法根据综合评价系数、岩石脆性指数以及破裂率，建立了明确的致密储层体积压裂适应区评价标准，实现了对致密储层体积压裂有利区的筛选；申请号201711483019.6的发明专利公开了一种致密储层体积压裂缝网扩展模拟及表征方法，该方法通过分析地应力场、裂缝扩展模式和分支缝扩展角度及压力的变化规律，得到体积压裂水平井不同的缝网改造模式，并进行复杂缝网多重孔隙介质结构描述及参数表征。
但是,如上所示的现有的致密油储层增产改造技术综合成本仍较高，同时，由于致密油储层非均质性强，岩石力学性质差异大，切割压裂和缝网压裂技术适用地质条件也有待进一步认识，多级压裂裂缝形态仍需要通过压裂后的微地震监测等手段进行描述，尚无法在致密油水平井多级压裂施工方案设计前确定合适的压裂改造方式。
发明内容
为克服现有技术所存在的缺陷，本发明提供一种致密油水平井多级压裂改造方式快速确定方法，通过建立致密油藏水力压裂的裂缝形态识别图版，在致密油水平井压裂施工前快速确定压裂改造方式，有利于提高致密油水平井多级压裂施工方案设计的针对性与高效性。
为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：一种致密油水平井多级压裂改造方式快速确定方法，其包括如下步骤：
步骤1，整理目标井区的地质资料及压裂施工资料，建立致密油藏水力压裂裂缝扩展模拟模型；
步骤2，开展不同参数组合下水力压裂的裂缝扩展模拟；
步骤3，判别不同参数组合下的地下压裂裂缝形态，建立致密油藏水力压裂的裂缝形态识别图版；
步骤4，统计目标井区的参数组合值，快速确定致密油水平井多级压裂改造方式。
优选的，所述步骤1中，所述致密油藏水力压裂裂缝扩展模拟模型是指利用扩展有限元数值模拟器建立的致密油藏水力压裂裂缝扩展模拟模型。
优选的，所述扩展有限元数值模拟器为ABAQUS模拟器。
优选的，所述步骤1中，所述地质资料包括储层物性参数、流体物性参数以及岩石力学参数；
所述储层物性参数包括地层孔隙压力、岩石脆性指数、天然裂缝密度、储层厚度、隔层厚度、渗透率、孔隙度、含油饱和度分布数据，其中，所述天然裂缝密度为单位长度或单位面积内天然裂缝的条数；
所述流体物性参数包括原油粘度、原油密度、原油压缩系数、水相粘度、水相密度、水相压缩系数；
所述岩石力学参数包括储层及隔层的杨氏模量、泊松比、抗拉强度、最大水平地应力、最小水平地应力、垂向应力以及岩石压缩系数；
所述压裂施工资料包括压裂液滤失系数、压裂液粘度、施工排量、压裂液注入量。
优选的，所述步骤2具体为：给定不同天然裂缝密度与水平地应力差参数组合值，在所述致密油藏水力压裂裂缝扩展模拟模型的其它参数保持不变的基础上，采用所述扩展有限元数值模拟器开展致密油藏水力压裂的裂缝扩展模拟，输出不同天然裂缝密度与水平地应力差参数组合下水力压裂的裂缝扩展结果图；所述水平地应力差为最大水平地应力和最小水平地应力之差。
优选的，所述步骤3具体包括以下步骤：
步骤301，统计不同天然裂缝密度与水平地应力差参数组合下水力压裂的裂缝扩展结果图，在二维平面上逐步采用不同边长δ的网格分割所述裂缝扩展结果图，统计相应的含有裂缝的网格数目N(δ)；
步骤302，在双对数坐标系中，绘制(δ，N(δ))散点图，采用非线性拟合软件，基于关系式(1)对所述(δ，N(δ))散点图进行拟合，得到裂缝分布的分形维数D值：
lgN(δ)＝lgA-Dlgδ (1)
关系式(1)中，δ为网格边长；N(δ)为含有裂缝的网格数目；A为裂缝面分布初值；D为分形维数；
步骤303，判别不同天然裂缝密度与水平地应力差参数组合下的地下压裂裂缝形态，判别标准为：将分形维数D值大于1.1的地下压裂裂缝形态判别为复杂缝网，将分形维数D值小于1.1的地下压裂裂缝形态判别为切割裂缝；
步骤304，在二维坐标系中，以水平地应力差为横坐标，以天然裂缝密度为纵坐标，以地下压裂裂缝形态判别结果为响应值，建立致密油藏水力压裂的裂缝形态识别图版。
优选的，所述步骤4具体为：统计目标井区实际的天然裂缝密度及水平地应力差值，根据所述裂缝形态识别图版上实际的天然裂缝密度及水平地应力差组合值对应的响应区间，快速预判目标井区的地下压裂裂缝扩展形态：若所述响应区间处于所述裂缝形态识别图版上的复杂缝网区域，则确定目标井区的多级压裂改造方式采用缝网压裂方式，若所述响应区间处于所述裂缝形态识别图版上的切割裂缝区域，则确定目标井区的多级压裂改造方式采用切割压裂方式。
本发明技术方案带来的有益效果在于：本发明计算典型天然裂缝密度与水平地应力差参数组合下水力压裂的裂缝分布的分形维数，判别不同天然裂缝密度与水平地应力差参数组合下的地下压裂裂缝形态，通过建立致密油藏水力压裂的裂缝形态识别图版，实现目标井区的致密油水平井多级压裂改造方式快速确定。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1为一种致密油水平井多级压裂改造方式快速确定方法流程图。
图2为实施例一的大庆扶余致密油藏水力压裂的裂缝形态识别图版。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。
如图1所示，一种致密油水平井多级压裂改造方式快速确定方法，包括如下步骤：
步骤1，整理目标井区的地质资料及压裂施工资料，建立致密油藏水力压裂裂缝扩展模拟模型；
步骤2，开展不同参数组合下水力压裂的裂缝扩展模拟；
步骤3，判别不同参数组合下的地下压裂裂缝形态，建立致密油藏水力压裂的裂缝形态识别图版；
步骤4，统计目标井区的参数组合值，快速确定致密油水平井多级压裂改造方式。
具体的，所述步骤1，整理目标井区(即目标区块)的地质资料及压裂施工资料，建立致密油藏水力压裂裂缝扩展模拟模型；其中，所述致密油藏水力压裂裂缝扩展模拟模型是指利用扩展有限元数值模拟器建立的致密油藏水力压裂裂缝扩展模拟模型。所述扩展有限元数值模拟器包括但不限于ABAQUS模拟器。
所述地质资料包括储层物性参数、流体物性参数以及岩石力学参数；
所述储层物性参数包括地层孔隙压力、岩石脆性指数、天然裂缝密度、储层厚度、隔层厚度、渗透率、孔隙度、含油饱和度分布数据，其中，所述天然裂缝密度为单位长度或单位面积内天然裂缝的条数；
所述流体物性参数包括原油粘度、原油密度、原油压缩系数、水相粘度、水相密度、水相压缩系数；
所述岩石力学参数包括储层及隔层的杨氏模量、泊松比、抗拉强度、最大水平地应力、最小水平地应力、垂向应力以及岩石压缩系数。
所述压裂施工资料包括压裂液滤失系数、压裂液粘度、施工排量、压裂液注入量。
具体的，所述步骤2，开展不同参数组合下水力压裂的裂缝扩展模拟；其中，在所述致密油藏水力压裂裂缝扩展模拟模型的其它参数保持不变的基础上，给定不同天然裂缝密度与水平地应力差参数组合值，采用所述扩展有限元数值模拟器开展致密油藏水力压裂的裂缝扩展模拟，输出不同天然裂缝密度与水平地应力差参数组合下水力压裂的裂缝扩展结果图；所述水平地应力差为最大水平地应力和最小水平地应力之差。
具体的，步骤3，判别不同参数组合下的地下压裂裂缝形态，建立致密油藏水力压裂的裂缝形态识别图版。其中，统计不同天然裂缝密度与水平地应力差参数组合下水力压裂的裂缝扩展结果图，计算所述裂缝扩展结果图中水力压裂裂缝分布的分形维数，据此判别地下压裂裂缝形态，建立致密油藏水力压裂的裂缝形态识别图版。具体步骤如下：
步骤301，统计不同天然裂缝密度与水平地应力差参数组合下水力压裂的裂缝扩展结果图，在二维平面上逐步采用不同边长δ的网格分割所述裂缝扩展结果图，统计相应的含有裂缝的网格数目N(δ)；
步骤302，在双对数坐标系中，绘制(δ，N(δ))散点图，采用非线性拟合软件，基于如下关系式对所述(δ，N(δ))散点图进行拟合，得到裂缝分布的分形维数D值：
lgN(δ)＝lgA-Dlgδ (1)
其中：δ—为网格边长；N(δ)—含有裂缝的网格数目；A—裂缝面分布初值；D—分形维数；
步骤303，判别不同天然裂缝密度与水平地应力差参数组合下的地下压裂裂缝形态，判别标准如下：将分形维数D值大于1.1的地下压裂裂缝形态判别为复杂缝网，将分形维数D值小于1.1的地下压裂裂缝形态判别为切割裂缝；
步骤304，在二维坐标系中，以水平地应力差为横坐标，以天然裂缝密度为纵坐标，以地下压裂裂缝形态判别结果为响应值，建立致密油藏水力压裂的裂缝形态识别图版。
在实施例一中，建立大庆扶余致密油藏水力压裂的裂缝形态识别图版，见图2。
具体的，步骤4，统计目标井区的参数组合值，快速确定致密油水平井多级压裂改造方式。其中，统计目标井区实际的天然裂缝密度及水平地应力差值，根据所述裂缝形态识别图版上实际的天然裂缝密度及水平地应力差组合值对应的响应区间，快速预判目标井区的地下压裂裂缝扩展形态：若所述响应区间处于所述裂缝形态识别图版上的复杂缝网区域，则确定目标井区的多级压裂改造方式采用缝网压裂方式，若所述响应区间处于所述裂缝形态识别图版上的切割裂缝区域，则确定目标井区的多级压裂改造方式采用切割压裂方式。
以上所述实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例，本发明的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换，均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围以权利要求书为准。
Claims (5)
1.一种致密油水平井多级压裂改造方式快速确定方法，其特征在于，其包括如下步骤：
步骤1，整理目标井区的地质资料及压裂施工资料，建立致密油藏水力压裂裂缝扩展模拟模型；
步骤2，开展不同参数组合下水力压裂的裂缝扩展模拟；
步骤3，判别不同参数组合下的地下压裂裂缝形态，建立致密油藏水力压裂的裂缝形态识别图版；
步骤4，统计目标井区的参数组合值，快速确定致密油水平井多级压裂改造方式；
所述步骤1中，
所述地质资料包括储层物性参数、流体物性参数以及岩石力学参数；
所述储层物性参数包括地层孔隙压力、岩石脆性指数、天然裂缝密度、储层厚度、隔层厚度、渗透率、孔隙度、含油饱和度分布数据，其中，所述天然裂缝密度为单位长度或单位面积内天然裂缝的条数；
所述流体物性参数包括原油粘度、原油密度、原油压缩系数、水相粘度、水相密度、水相压缩系数；
所述岩石力学参数包括储层及隔层的杨氏模量、泊松比、抗拉强度、最大水平地应力、最小水地平应力、垂向应力以及岩石压缩系数；
所述压裂施工资料包括压裂液滤失系数、压裂液粘度、施工排量、压裂液注入量；
所述步骤2具体为：
给定不同天然裂缝密度与水平地应力差参数组合值，在所述致密油藏水力压裂裂缝扩展模拟模型的其它参数保持不变的基础上，采用所述扩展有限元数值模拟器开展致密油藏水力压裂的裂缝扩展模拟，输出不同天然裂缝密度与水平地应力差参数组合下水力压裂的裂缝扩展结果图；所述水平地应力差为最大水平地应力和最小水平地应力之差。
2.如权利要求1所述的致密油水平井多级压裂改造方式快速确定方法，其特征在于，所述步骤1中，所述致密油藏水力压裂裂缝扩展模拟模型是指利用扩展有限元数值模拟器建立的致密油藏水力压裂裂缝扩展模拟模型。
3.如权利要求2所述的致密油水平井多级压裂改造方式快速确定方法，其特征在于，所述扩展有限元数值模拟器为ABAQUS模拟器。
4.如权利要求1所述的致密油水平井多级压裂改造方式快速确定方法，其特征在于，所述步骤3具体包括以下步骤：
步骤301，统计不同天然裂缝密度与水平地应力差参数组合下水力压裂的裂缝扩展结果图，在二维平面上逐步采用不同边长δ的网格分割所述裂缝扩展结果图，统计相应的含有裂缝的网格数目N(δ)；
步骤302，在双对数坐标系中，绘制（δ，N(δ)）散点图，采用非线性拟合软件，基于关系式（1）对所述（δ，N(δ)）散点图进行拟合，得到裂缝分布的分形维数D值：
（1）
关系式（1）中，δ为网格边长；N(δ)为含有裂缝的网格数目；A为裂缝面分布初值；D为分形维数；
步骤303，判别不同天然裂缝密度与水平地应力差参数组合下的地下压裂裂缝形态，判别标准为：将分形维数D值大于1.1的地下压裂裂缝形态判别为复杂缝网，将分形维数D值小于1.1的地下压裂裂缝形态判别为切割裂缝；
步骤304，在二维坐标系中，以水平地应力差为横坐标，以天然裂缝密度为纵坐标，以地下压裂裂缝形态判别结果为响应值，建立致密油藏水力压裂的裂缝形态识别图版。
5.如权利要求4所述的致密油水平井多级压裂改造方式快速确定方法，其特征在于，所述步骤4具体为：
统计目标井区实际的天然裂缝密度及水平地应力差值，根据所述裂缝形态识别图版上实际的天然裂缝密度及水平地应力差组合值对应的响应区间，快速预判目标井区的地下压裂裂缝扩展形态：若所述响应区间处于所述裂缝形态识别图版上的复杂缝网区域，则确定目标井区的多级压裂改造方式采用缝网压裂方式，若所述响应区间处于所述裂缝形态识别图版上的切割裂缝区域，则确定目标井区的多级压裂改造方式采用切割压裂方式。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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