CN112145166B - 一种页岩气水平井压裂过程中井下情况识别预判方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种页岩气水平井压裂过程中井下情况识别预判方法，所述方法包括步骤：在页岩加砂压裂过程中，保持施工参数不变，间隔Δt时间实时采集一次地面井口压力数据；利用式1对ΔT时间段内采集的压力数据进行线性回归处理，得到ΔT时间段内b的值，根据T时间段内b的变化趋势识别并预判压裂施工过程中井下是否有复杂情况发生以及复杂情况的种类，式1为：P＝a+b·t。本发明具有涵盖地质、工程一体化分析，既考虑了页岩储层特征，又分析裂缝形态的影响、还综合地面设备、管线以及压裂液、支撑剂等入井材料的影响因素等优点。
Description
技术领域
本发明涉及页岩储层压裂技术领域，具体来讲，涉及一种页岩气水平井压裂过程中井下情况识别预判方法。
背景技术
中国页岩气资源丰富，川南页岩气年产规模逐年增加，压裂改造井数剧增，加砂难度加大，并且压裂设计在现场实施中绝大部分时间要根据井下复杂情况进行实时调整；若能在页岩气加砂压裂施工中提前预判井下复杂情况的种类，可大幅度提升现场加砂指挥质量，保证压裂时效。
断层、天然裂缝发育、地质岩性复杂，不同井段破裂压力、延伸压力差异大，准确的地质评价和工程风险评估及对策，亟需建立一套施工预警技术，降低砂堵发生概率，优化现场施工指挥，减少复杂情况，降低无效作业时间，以实时优化改造参数、增加改造体积和提高单井产能。
因此，页岩气水平井压裂过程中复杂情况识别预判方法，不仅为现场作业提供了技术依据，而且对提高页岩改造效果与时效，也具有重要的生产意义。
发明内容
本发明的目的在于解决现有技术存在的上述不足中的至少一项。例如，本发明的目的之一在于提供一种能够解决页岩加砂压裂过程中扭曲摩阻过高、无法加砂甚至砂堵的停泵压裂转向方法。
为了实现上述目的，本发明提供了一种页岩气水平井压裂过程中井下情况识别预判方法。所述方法包括步骤：在页岩加砂压裂过程中，保持施工参数不变，每间隔Δt时间采集一次地面井口压力数据；利用式1对ΔT时间段内采集的压力数据进行线性回归处理，得到ΔT时间段内b的值，根据T时间段内b的变化趋势识别并预判压裂施工过程中井下是否有复杂情况发生以及复杂情况的种类，
式1为：P＝a+b·t，
其中，
其中，i＝1,2,…n，P表示实时压力值，Pi表示第i时刻的实时压力值，ti表示ΔT时间段内第i时刻，表示ΔT时间段内每两个采样值之间采样间隔的平均值，/>表示ΔT时间段内所有采样值的压力平均值，t表示时间；
其中，所述T包含若干个△T，△T包含若干个△t。
在本发明一方面的一个示例性实施例中，所述井下复杂情况可包括地层裂缝沟通、压裂液体性能变化、支撑剂与裂缝缝宽不匹配、砂堵、缝宽减小和开启新裂缝中的至少一种。
在本发明一方面的一个示例性实施例中，在所述在T时间段内，在|b|≤0.05的情况下，判定施工压力正常，井下没有复杂情况发生。
在本发明一方面的一个示例性实施例中，在所述T时间段内，在|b|＞0.05的情况下，判定井下发生了复杂情况，其中，
若b<-0.05，判定地层裂缝沟通；
若0.05<b<0.2，且b的波动幅度小于0.03，判定压裂液体性能出现问题，导致井筒摩阻变化；
若0.2＜b＜0.4，且存在波动，判定支撑剂与水力裂缝缝宽不匹配，导致净压力上涨；
若0.2＜b＜0.4，且b保持增长趋势，判定缝宽逐渐减小；
若b≥0.4，且b保持增长趋势，判定裂缝内发生砂堵；
若，在时间间隔前期b≥0.2，后期b变为负值，判定净压力上涨到一定程度后开启了新的裂缝。
在本发明一方面的一个示例性实施例中，所述Δt的取值可以为0.001～10s。
在本发明一方面的一个示例性实施例中，所述ΔT可＝1～50Δt。
在本发明一方面的一个示例性实施例中，所述T可＝1～100ΔT。
在本发明一方面的一个示例性实施例中，所述施工参数可包括：泵注排量、支撑剂加入量和压裂液体类型中的至少一种。
在本发明一方面的一个示例性实施例中，所述时间间隔后期可以为2/3T～T时间段。
与现有技术相比，本发明的有益效果可包括以下内容中的至少一项：
(1)本方法涵盖地质、工程一体化分析，既考虑了页岩储层特征(裂缝分布、矿物组分)，又分析裂缝形态的影响；还综合地面设备、管线以及压裂液、支撑剂等入井材料的影响因素；
(2)能够及时识别人为因素风险与非人为因素风险；
(3)提供了一套完整的定量与定性相结合的压裂过程中复杂情况识别方法；
(4)基于压裂过程中实时压力，分析压力增长形态、净压力变化趋势，明确风险因素，定量调整控制参数，避免风险发生；
(5)综合考虑压裂液在压裂过程中变化特征，分析对施工风险分析的影响，形成量化指导模板，提升指挥、风险识别效率，提高改造效果。
附图说明
图1示出了根据本发明的一个示例性实施例的页岩气水平井压裂过程中井下情况识别预判方法的流程图；
图2示出了根据本发明的一个示例性实施例的压力随时间的变化走势图。
具体实施方式
在下文中，将结合示例性实施例来详细说明本发明的一种页岩气水平井压裂过程中井下情况识别预判方法。
图1示出了根据本发明的一个示例性实施例的页岩气水平井压裂过程中井下情况识别预判方法的流程图。
本发明一方面提供了一种页岩气水平井压裂过程中井下情况识别预判方法。
在本发明的一个示例性实施例中，如图1中所示，页岩气水平井压裂过程中井下情况识别预判方法可包括步骤：
在页岩加砂压裂过程中，保持施工参数不变，每间隔Δt时间采集一次地面井口压力数据。具体来讲，在压裂施工参数一定的情况下，监测井口压力波动。例如，所述施工参数可包括：泵注排量、支撑剂加入量和压裂液体类型中的至少一种。这里，引起井口压力波动的原因可分为两类，一类是由井下引起的压力波动，另一种是地面设备引起的压力波动。首先检查地面怀疑的问题，例如压裂设备、管线、发明转换等引起的压力波动。在排除地面问题之后，再对井下问题进行分类识别。
利用式1对ΔT时间段内采集的压力数据进行线性回归处理，得到ΔT时间段内b的值，根据T时间段内b的变化趋势识别并预判压裂施工过程中井下是否有复杂情况发生以及复杂情况的种类，
式1为：P＝a+b·t，
其中，
其中，i＝1,2,…n，P表示实时压力值，Pi表示第i时刻的实时压力值，ti表示ΔT时间段内第i时刻，表示ΔT时间段内每两个采样值之间采样间隔的平均值，/>表示ΔT时间段内所有采样值的压力平均值，t表示时间。其中，所述T包含若干个△T，△T包含若干个△t。b的计算公式的分母中/>表示/>的平方。
具体来讲，在ΔT时间段内采样n个压力值，采样序号t分别记为1，2，…，n。ΔT时间内采集的压力分别为P1，P2，…，Pn，利用式1对ΔT时间段内采集的压力数据进行线性回归处理，得到ΔT时间段内b的值，通过对时间间隔T(T大于ΔT，且是ΔT的整数倍)内的b的变化趋势进行分析，即可识别预判施工过程中井下是否发生了复杂情况以及复杂情况的种类。例如，所述Δt的取值可以为0.001～10s。例如，所述ΔT可＝1～50Δt。所述T可＝1～100ΔT。所述井下复杂情况可包括地层裂缝沟通、压裂液体性能变化、支撑剂与裂缝缝宽不匹配、砂堵、缝宽减小和开启新裂缝中的至少一种。
在本实施例中，在所述在T时间段内，在|b|≤0.05的情况下，判定施工压力正常，井下没有复杂情况发生。也就是说，当|b|≤0.05时，说明井下压力波动较小或没有波动，没有异常情况发生。
在本实施例中，在所述T时间段内，在|b|＞0.05的情况下，判定井下发生了复杂情况。也就是说，当在T时间段内|b|＞0.05时，说明井下发生了压力异常波动，根据压力异常波动的方式判断对应的发生的复杂情况的种类。
若b<-0.05，判定地层裂缝沟通。这里，当b为负值，说明压力下降，即地层裂缝压内力降低，发生了地层裂缝沟通。
若0.05<b<0.2，且b的波动幅度小于0.03，判定压裂液体性能出现问题，导致井筒摩阻变化。这里，0.05<b<0.2且b的波动幅度小于0.03，说明压力线性增长，压裂液体的摩阻出现了问题，需要修正检测液体。
若b≥0.2，且存在波动，判定支撑剂与水力裂缝缝宽不匹配，导致净压力上涨。这里，b≥0.2且存在波动，说明裂缝内压力上涨，造成压力上涨的原有是支撑剂与水力裂缝缝宽不匹配。根据压力上涨的斜率的进一步划分成两类：
若0.2＜b＜0.4，且b保持增长趋势，说明压力上涨的斜率为缓慢增长，判定缝宽逐渐减小。
若b≥0.4，且b保持增长趋势，说明压力上涨的斜率为陡增，判定裂缝内发生砂堵。
若在时间间隔前期b≥0.2，后期b变为负值，判定净压力上涨到一定程度后开启了新的裂缝。这里，所述时间间隔后期可以为2/3T～T时间段。说明裂缝内压力先上涨，开启新的裂缝之后再下降。
为了更好地理解和说明本发明的页岩气水平井压裂过程中井下情况识别预判方法，下面结合具体示例和附图对其进行进一步说明。
图2示出了根据本发明的一个示例性实施例的压力随时间的变化走势图。
利用上述示例性实施例的方法得到图压力随时间的变化走势图如图2中所示。其中，t表示时间，P表示压力，1、2、3、4、5和6段压力变化线段分别代表各自对应的T时间段内b的变化趋势。其中，
1段压力变化线段对应b<-0.05的情形，判定井下发生了地层裂缝沟通。
2段压力变化线段对应0.05<b<0.2且b的波动幅度小于0.03，说明压力线性增长，压裂液体的摩阻出现了问题，需要修正检测液体。
3段压力变化线段对应b≥0.4，且b保持增长趋势，说明压力上涨的斜率为陡增，判定裂缝内发生砂堵。
4段压力变化线段对应若在时间间隔前期b≥0.2，后期b变为负值，判定净压力上涨到一定程度后开启了新的裂缝。
5段压力变化线段对应0.2＜b＜0.4，说明压力上涨的斜率为缓慢增长，判定缝宽逐渐减小。
6段压力变化线段对应b≥0.2，且存在波动，判定支撑剂与水力裂缝缝宽不匹配，导致净压力上涨。
综上所述，本发明的有益效果可包括以下内容中的至少一项：
(1)本方法涵盖地质、工程一体化分析，既考虑了页岩储层特征(裂缝分布、矿物组分)，又分析裂缝形态的影响；还综合地面设备、管线以及压裂液、支撑剂等入井材料的影响因素；
(2)能够及时识别人为因素风险与非人为因素风险；
(3)提供了一套完整的定量与定性相结合的压裂过程中复杂情况识别方法；
(4)基于压裂过程中实时压力，分析压力增长形态、净压力变化趋势，明确风险因素，定量调整控制参数，避免风险发生；
(5)综合考虑压裂液在压裂过程中变化特征，分析对施工风险分析的影响，形成量化指导模板，提升指挥、风险识别效率，提高改造效果。
尽管上面已经结合示例性实施例描述了本发明，但是本领域普通技术人员应该清楚，在不脱离权利要求的精神和范围的情况下，可以对上述实施例进行各种修改。
Claims (6)
1.一种页岩气水平井压裂过程中井下情况识别预判方法，其特征在于，所述方法包括步骤：
在页岩加砂压裂过程中，保持施工参数不变，每间隔时间采集一次地面井口压力数据；
利用式1对时间段内采集的压力数据进行线性回归处理，得到/>时间段内b的值，根据T时间段内b的变化趋势识别并预判压裂施工过程中井下是否有复杂情况发生以及复杂情况的种类，
式1为：，
其中，,/>，
其中，i=1,2,…n，P表示实时压力值，P i 表示第i时刻的实时压力值，t i 表示△T时间段内第i时刻，表示△T时间段内每两个采样值之间采样间隔的平均值，/>表示△T时间段内所有采样值的压力平均值，t表示时间；
其中，所述T包含若干个△T，△T包含若干个△t；
所述井下复杂情况包括地层裂缝沟通、压裂液体性能变化、支撑剂与裂缝缝宽不匹配、砂堵、缝宽减小和开启新裂缝中的至少一种；
在所述T时间段内，在|b|≤0.05的情况下，判定施工压力正常，井下没有复杂情况发生；
在所述T时间段内，在|b|＞0.05的情况下，判定井下发生了复杂情况，其中，若b<-0.05，判定地层裂缝沟通；若0.05<b<0.2且b的波动幅度小于0.03，判定压裂液体性能出现问题，导致井筒摩阻变化；若0.2＜b＜0.4且b存在波动，判定支撑剂与水力裂缝缝宽不匹配，导致净压力上涨；若0.2＜b＜0.4且b保持增长趋势，判定缝宽逐渐减小；若b≥0.4，且b保持增长趋势，判定裂缝内发生砂堵；若在时间间隔前期b≥0.2，后期b变为负值，判定净压力上涨到一定程度后开启了新的裂缝。
2.根据权利要求1所述的页岩气水平井压裂过程中井下情况识别预判方法，其特征在于，所述△t的取值为0.001~10s。
3.根据权利要求1所述的页岩气水平井压裂过程中井下情况识别预判方法，其特征在于，所述△T=1~50△t。
4.根据权利要求1所述的页岩气水平井压裂过程中井下情况识别预判方法，其特征在于，所述T=1~100△t。
5.根据权利要求1所述的页岩气水平井压裂过程中井下情况识别预判方法，其特征在于，所述施工参数包括：泵注排量、支撑剂加入量和压裂液体类型中的至少一种。
6.根据权利要求1所述的页岩气水平井压裂过程中井下情况识别预判方法，其特征在于，所述时间间隔后期为2/3T~T时间段。
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