CN112177604A - 确定压裂井间干扰程度的量化评价方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种确定压裂井间干扰程度的量化评价方法,属于非常规油气藏储层增产改造技术领域,主要包括页岩压裂井间干扰方式判别标准建立、诱导应力干扰量化评价方法、井间连通量化评价方法等3个关键方法与技术;该方法根据页岩气井实际压裂过程中产生的诱导应力及邻井压力变化情况,提出压裂井间干扰判别模型,并针对不同的干扰方式进行量化评价,评价结果为调整压裂施工参数,降低井间干扰影响具有重要指导意义。该方法的提出解决了页岩压裂导致的井间干扰识别及评价难题,其量化结果与工程实际吻合良好,具有较大的推广使用价值,为当前页岩气井压裂实时调整提供了确实可行的技术参考。
Description
技术领域
本发明属于非常规油气藏储层增产改造技术领域,具体涉及确定压裂井间干扰程度的量化评价方法。
技术背景
随着我国页岩气开发进程的不断推进,每年新钻井及压裂井数目不断增加,平台间距及井间距不断缩小,生产井与压裂井之间井间干扰现象日益突出。据统计我国川南某区块已有40%的井表现出井间干扰现象,一旦发生井间干扰将制约新井压裂效果,同时影响生产井正常投产,对页岩气的开发工作带来诸多不利因素。如何应用井间监测数据进行井间干扰识别及评价,为有效规避或减缓干扰造成的不利影响具有重要意义。
目前,针对注采井或试井解释方面的井间干扰主要有应用电容电阻法、静态法和动态法等进行识别。电容电阻方法是通过建立目标函数计算得出的注采井间连通系数及时间滞后常数来表示注采井间的连通状况。
公开号为109783765A,公开日为2019年5月21日的中国专利文献公开了一种缝洞型油藏干扰试井的能量分析方法,该方法主要通过在激动井进行关井、注入或采出时的观察井井底压力的变化判断井间连通性,并应用观察井的井底压力斜率定量评价连通性的强弱。该方法针对非常规油气藏不具有实用性,因非常规油气藏普遍具有低孔超低渗特征,激动井的阶段性注入或采出几乎无法被观察井捕捉到。且针对压裂井的井间干扰而言,该方法的阶段注入量很难客观评价,即无法进行有效量化,因为压裂作业是一个持续的过程。
静态连通性通常采用地层对比、电缆测井等方法来描述相关地层参数;动态连通性,一般采用示踪剂测试法。上述方法主要用于生产井井间是否连通的定性判断,且不适应于因压裂造成的井间干扰识别。针对压裂井间干扰程度的量化评价方法未见相关文献报道,因此,亟需一种方法原理可靠、计算简便易行、分析结果合理的压裂井间干扰程度的量化评价方法,为提升页岩储层改造效果、降低生产井减产影响提供技术参考。
发明内容
本发明旨在针对上述现有技术所存在的缺陷和不足,提供一种确定压裂井间干扰程度的量化评价方法。该方法根据页岩气井实际压裂过程中产生的诱导应力及邻井压力变化情况,提出压裂井间干扰判别模型,并针对不同的干扰方式进行量化评价,评价结果为调整压裂施工参数,降低井间干扰影响具有重要指导意义。该方法的提出解决了页岩压裂导致的井间干扰识别及评价难题,其量化结果与工程实际吻合良好,具有较大的推广使用价值,为当前页岩气井压裂实时调整提供了确实可行的技术参考。
本发明是通过采用下述技术方案实现的:
一种确定压裂井间干扰程度的量化评价方法,其特征在于:主要包括页岩压裂井间干扰方式判别标准建立、诱导应力干扰量化评价方法、井间连通量化评价方法;
所述页岩压裂井间干扰方式判别标准建立:主要包括压裂井间干扰判别流程及判别原则建立方法;
所述诱导应力干扰量化评价方法:主要针对监测井井底缝端实测压力与计算压力相等的情况,其主要包含压裂施工井裂缝扩展参数计算方法和监测井井底缝端诱导应力计算方法,并以诱导应力大小作为应力干扰的量化评价指标;
所述井间连通量化评价方法:主要针对监测井井底缝端实测压力大于计算压力的情况,其主要包含压裂施工井至监测井井底缝端处的压力降计算方法和监测井实际窜流量计算方法,并以井筒连通的导流能力大小作为井筒连通的量化评价指标。
所述压裂井间干扰判别流程,主要是指建立监测井井底缝端压力计算值模型,监测井井底缝端压力计算值有两个计算模型:
一个是根据监测井井口传感器实测压力结合静液柱压力计算而来,即t时刻监测井水平裂缝缝端的压力PMFrac(t):
PMFrac(t)=PMS(t)+PMH(t)+PML(t) (1)
式中PMS(t)、PMH(t)分别为监测井井口实测压力及井口至储层裂缝中深的静液柱压力,如果监测井未关井则存在流动损耗压力PML(t);
另一个是应用压裂施工参数结合裂缝扩展及诱导应力影响,t时刻在监测井水平裂缝缝端的压力PTFrac(t):
PTFrac(t)=f(PTF(t),L,σ,θ,t) (2)
式中PTF(t)=PTS(t)+PTH(t)-PTL(t),PTF(t)为时刻t压裂井井底缝端压力,L、θ、σ分别为压裂井井底缝端与监测井井底缝端的距离及倾角、储层地应力。由式(1)及(2)可建立压裂井间干扰判别表达式,即:
PMFrac(△t)?PTFrac(△t) (3)
即可根据式(3)判断某一时段内监测井井底缝端实际压力与根据压裂参数计算的监测井井底缝端压力之间的关系,实现井间干扰模式判断。
所述压裂井间干扰判别原则,主要是指应用两种计算监测井井底缝端压力的大小关系进行干扰模式的识别,即有判别原则:
PMFrac(△t)>PTFrac(△t),则井间连通
PMFrac(△t)=PTFrac(△t),则应力干扰 (4)
PMFrac(△t)<PTFrac(△t),则没有干扰
由式(4)即可对是否发生井间干扰,若发生井间干扰其干扰模式进行研判。
所述压裂施工井裂缝扩展参数计算方法,主要是指应用压裂施工参数计算水力裂缝形态尺寸和缝内流体压力分布,则有:
L=f(Q,H,Ct,t) (5)
W=f(x,t) (6)
式中Q为泵注排量;t为泵注时间;x为缝长方向任一位置;H为缝高,即产层厚度;Ct为滤失系数;L为动态缝长;W为动态缝宽;P为缝内压力;μ为压裂液粘度;KIC为目的储层岩石断裂韧度;σh为目的储层垂直于裂缝壁面的地应力,即水平最小主应力,a、b分别为经验系数。应用上述方程求得随泵注时间t变化的裂缝动态缝长、缝宽及缝内压力分布参数。
所述监测井井底缝端诱导应力计算方法,主要是指计算不同位置不同时刻储层中监测井井底缝端诱导应力值,则有:
σx=g3(σy+σz) (10)
式中C为半缝高,L1、L2、L分别为水力裂缝垂直两端面及中心距监测井井底缝端的距离,θ1、θ2、θ分别为L1、L2、L与水力裂缝的夹角,g1、g2、g3分别为修正系数。
所述压裂施工井至监测井井底缝端处的压力降计算方法,主要有:
△P=PMFrac(t)-P(x,t) (11)
式中△P即为压力降。
所述监测井实际窜流量计算方法,主要包含两种情况,当监测井关井时,即根据等容法有:
ΔV=CLVΔpc (12)
式中△V为由施工井窜流至监测井流体体积,V为井筒体积与裂缝支撑体积(即支撑剂入地体积)之和,CL为流体压缩系数,Δpc为由于流体窜流引起监测井压力改变值;当监测井开井生产时,此时其窜流量即为实测流体流量qL。
所述导流能力大小的计算式为:
式中k、wf分别为井间连通时连通裂缝的渗透率及平均缝宽,d为系数,其乘积即为量化井间连通的导流能力,其值越大则表明井间连通程度越高。
与现有技术相比,本发明所带来的有益的技术效果表现在:
1、本发明解决了压裂井间干扰的识别及研判准则问题,并在此基础上对干扰模式进行了细化,对不同干扰模式给出了量化评价方法,为压裂井间干扰评价提供了可靠技术手段;
2、本发明对压裂井间干扰的量化计算方法简捷,所需数据量少,所有计算过程均实现解析求解,计算结果精度高;
3、本发明可以根据水力裂缝实时监测结果进行实时评价,时效性好,其评价结果可为压裂施工现场及时提供技术参考;
4、本发明的压裂井间干扰程度量化方法设计新颖,思路清晰,可操作性好,适宜页岩压裂现场推广应用。
5、相对于109783765A专利文献为代表的现有技术,本发明能够有效识别并量化非常规油气藏压裂井间干扰,通过建立干扰判别模型厘清应力干扰与井间连通,并通过计算诱导应力与连通裂缝的导流能力实现不同干扰的量化评价。
附图说明
图1为本发明的水力裂缝诱导应力场几何模型图
具体实施方式
以下通过实施例对本发明进一步叙述,但本发明并不限于这些实施例。
实施例1
作为本发明最基本的一种实施方案,本实例公开了确定压裂井间干扰程度的量化评价方法,具体包括以下步骤:
确定压裂井间干扰程度的量化评价方法具体包括:页岩压裂井间干扰方式判别标准建立、诱导应力干扰量化评价方法、井间连通量化评价方法等3个关键方法与技术组成,其具体步骤如下:
第一步,由监测井实测井口压力计算其井底缝端压力,即PMFrac(t):
PMFrac(t)=PMS(t)+PMH(t)+PML(t) (1)
式中PMS(t)、PMH(t)分别为监测井井口实测压力及井口至储层裂缝中深的静液柱压力,如果监测井未关井则存在流动损耗压力PML(t);
第二步,计算压裂井水力裂缝参数,即水力裂缝长、宽、缝端压力:
L=f(Q,H,Ct,t) (2)
W=f(x,t) (3)
式中Q为泵注排量;t为泵注时间;x为缝长方向任一位置;H为缝高,即产层厚度;C为滤失系数;L为动态缝长;W为动态缝宽;P为缝内压力;μ为压裂液粘度;KIC为目的储层岩石断裂韧度;σh为目的储层垂直于裂缝壁面的地应力,即水平最小主应力,a、b分别为经验系数。应用上述方程求得随泵注时间t变化的裂缝动态缝长、缝宽及缝内压力分布等参数。
第三步,计算因压裂施工在监测井水平裂缝缝端的压力PTFrac(t):
PTFrac(t)=f(PTF(t),L,σ,θ,t) (5)
式中PTF(t)=PTS(t)+PTH(t)-PTL(t),PTF(t)为时刻t压裂井井底缝端压力,L、θ、σ分别为压裂井井底缝端与监测井井底缝端的距离及倾角、储层地应力。其中在监测井水平裂缝缝端的诱导应力计算公式为:
σx=g3(σy+σz) (8)
式中C为半缝高,L1、L2、L分别为水力裂缝垂直两端面及中心距监测井井底缝端的距离,θ1、θ2、θ分别为L1、L2、L与水力裂缝的夹角,g1、g2、g3分别为修正系数;
第四步,根据压裂井间干扰判别原则,即:
PMFrac(△t)>PTFrac(△t),则井间连通
PMFrac(△t)=PTFrac(△t),则应力干扰 (9)
PMFrac(△t)<PTFrac(△t),则没有干扰
即可对是否发生井间干扰,若发生井间干扰其干扰模式进行研判。
第五步,根据井间干扰判别结果进行不同模式的量化评价
(1)若是井间干扰判为应力干扰,则应用式(5)-(8)计算出诱导应力大小进行量化;
(2)若是井间干扰判为井间连通,则应用导流能力大小进行连通程度量化:
①压裂施工井至监测井井底缝端处的压力降计算即有:
△P=PMFrac(t)-P(x,t) (10)
式中△P即为压力降。
②监测井实际窜流量计算,当监测井关井时,即根据等容法有:
ΔV=CLVΔpc (11)
式中△V为由施工井窜流至监测井流体体积,V为井筒体积与裂缝支撑体积(即支撑剂入地体积)之和,CL为流体压缩系数,Δpc为由于流体窜流引起监测井压力改变值;针对监测井开井生产时,此时其窜流量即为实测流体流量qL。
③导流能力计算:
式中k、wf分别为井间连通时连通裂缝的渗透率及平均缝宽,d为系数,其乘积即为量化井间连通的导流能力,其值越大则表明井间连通程度越高。
Claims (8)
1.一种确定压裂井间干扰程度的量化评价方法,其特征在于:主要包括页岩压裂井间干扰方式判别标准建立、诱导应力干扰量化评价方法、井间连通量化评价方法;
所述页岩压裂井间干扰方式判别标准建立:主要包括压裂井间干扰判别流程及判别原则建立方法;
所述诱导应力干扰量化评价方法:主要针对监测井井底缝端实测压力与计算压力相等的情况,其主要包含压裂施工井裂缝扩展参数计算方法和监测井井底缝端诱导应力计算方法,并以诱导应力大小作为应力干扰的量化评价指标;
所述井间连通量化评价方法:主要针对监测井井底缝端实测压力大于计算压力的情况,其主要包含压裂施工井至监测井井底缝端处的压力降计算方法和监测井实际窜流量计算方法,并以井筒连通的导流能力大小作为井筒连通的量化评价指标。
2.根据权利要求1所述的一种确定压裂井间干扰程度的量化评价方法,其特征在于:所述压裂井间干扰判别流程,主要是指建立监测井井底缝端压力计算值模型,监测井井底缝端压力计算值有两个计算模型:
一个是根据监测井井口传感器实测压力结合静液柱压力计算而来,即t时刻监测井水平裂缝缝端的压力PMFrac(t):
PMFrac(t)=PMS(t)+PMH(t)+PML(t) (1)
式中PMS(t)、PMH(t)分别为监测井井口实测压力及井口至储层裂缝中深的静液柱压力,如果监测井未关井则存在流动损耗压力PML(t);
另一个是应用压裂施工参数结合裂缝扩展及诱导应力影响,t时刻在监测井水平裂缝缝端的压力PTFrac(t):
PTFrac(t)=f(PTF(t),L,σ,θ,t) (2)
式中PTF(t)=PTS(t)+PTH(t)-PTL(t),PTF(t)为时刻t压裂井井底缝端压力,L、θ、σ分别为压裂井井底缝端与监测井井底缝端的距离及倾角、储层地应力;由式(1)及(2)可建立压裂井间干扰判别表达式,即:
PMFrac(△t)?PTFrac(△t) (3)
即可根据式(3)判断某一时段内监测井井底缝端实际压力与根据压裂参数计算的监测井井底缝端压力之间的关系,实现井间干扰模式判断。
6.根据权利要求1所述的一种确定压裂井间干扰程度的量化评价方法,其特征在于:所述压裂施工井至监测井井底缝端处的压力降计算方法,主要有:
△P=PMFrac(t)-P(x,t) (11)
式中△P即为压力降。
7.根据权利要求6所述的一种确定压裂井间干扰程度的量化评价方法,其特征在于:所述监测井实际窜流量计算方法,主要包含两种情况,当监测井关井时,即根据等容法有:
ΔV=CLVΔpc (12)
式中△V为由施工井窜流至监测井流体体积,V为井筒体积与裂缝支撑体积(即支撑剂入地体积)之和,CL为流体压缩系数,Δpc为由于流体窜流引起监测井压力改变值;当监测井开井生产时,此时其窜流量即为实测流体流量qL。
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