CN112647935A - 压裂裂缝参数计算方法及系统 - Google Patents

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CN112647935A CN201910970038.4A CN201910970038A CN112647935A CN 112647935 A CN112647935 A CN 112647935A CN 201910970038 A CN201910970038 A CN 201910970038A CN 112647935 A CN112647935 A CN 112647935A
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Abstract

公开了一种压裂裂缝参数计算方法及系统。该方法可以包括：根据井轨迹数据，计算压裂井段的方向矢量；根据裂缝网络，计算每一条裂缝线段的初始方向矢量；根据压裂井段的方向矢量与每一条裂缝线段的初始方向矢量，计算每一条裂缝线段对应的叉乘积；判断每一条裂缝线段对应的叉乘积是否小于0，若是，则以裂缝线段的反向向量为最终方向向量，若否，则以裂缝线段的初始方向向量为最终方向向量；划分方位，根据每个方位内压裂井段的方向矢量与每一条裂缝线段的最终方向矢量，统计每个方位对应的裂缝参数。本发明通过井轨迹数据与裂缝网络的矢量计算，实现压裂参数的定量计算，其操作流程简单实用，为微地震解释提供了帮助。

Description

压裂裂缝参数计算方法及系统
技术领域
本发明涉及水力压裂微地震监测解释领域，更具体地，涉及一种压裂裂缝参数计算方法及系统。
背景技术
微地震监测主要通过接收岩石破裂产生的信号并对其进行定位等一系列处理，获取岩石破裂位置，揭示压裂效果。
目前国内外，在裂缝参数计算方面的研究，主要集中在压前模拟阶段和压后评价阶段两方面。压前模拟阶段，通常在一定简化条件的假设下，建立裂缝扩展模型，采用较普遍的二维的PKN模型、KGD模型以及拟三维模型和全三维模型，利用裂缝扩展模型进行压裂模拟计算裂缝参数，指导压裂施工设计的制定及实施。压后评价阶段，通常采用井温测井方法定性评价裂缝高度，近年来中原油田开展了同位素示踪剂测井方法定量计算裂缝高度，弥补了常规测井方法评价压裂效果的局限性和不足。
然而，基于微地震监测结果实现裂缝定量计算技术目前还没有相关报道。传统压裂解释技术主要基于微地震定位结果进行压裂裂缝网络构建，根据裂缝网络形态进行裂缝复杂度的定性描述，该技术主观性强，不同的技术人员会得出不同结论。因此，有必要开发一种客观、定量的压裂裂缝参数计算方法及系统。
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
本发明提出了一种压裂裂缝参数计算方法及系统，其能够通过井轨迹数据与裂缝网络的矢量计算，实现压裂参数的定量计算，其操作流程简单实用，为微地震解释提供了帮助。
根据本发明的一方面，提出了一种压裂裂缝参数计算方法。所述方法可以包括：根据井轨迹数据，计算压裂井段的方向矢量；根据裂缝网络，计算每一条裂缝线段的初始方向矢量；根据所述压裂井段的方向矢量与所述每一条裂缝线段的初始方向矢量，计算每一条裂缝线段对应的叉乘积；判断每一条裂缝线段对应的叉乘积是否小于0，若是，则以裂缝线段的反向向量为最终方向向量，若否，则以裂缝线段的初始方向向量为最终方向向量；划分方位，根据每个方位内所述压裂井段的方向矢量与每一条裂缝线段的最终方向矢量，统计每个方位对应的裂缝参数。
优选地，所述压裂井段的方向矢量为：
Figure BDA0002231754830000021
其中，A、B分别为压裂井段的起点与终点，A点坐标为(xA,yA)，B点坐标为(xB,yB)。
优选地，裂缝线段的初始方向矢量为：
Figure BDA0002231754830000022
其中，Ci、Di分别为第i条裂缝线段的起点与终点，Ci点坐标为
Figure BDA0002231754830000023
Figure BDA0002231754830000024
Di点坐标为
Figure BDA0002231754830000025
优选地，通过公式(3)计算裂缝线段对应的叉乘积：
Figure BDA0002231754830000026
优选地，所述裂缝参数包括每一条裂缝线段与压裂井段的夹角以及每个方位内的裂缝线段的平均长度。
优选地，通过公式(4)计算裂缝线段与压裂井段的夹角：
Figure BDA0002231754830000031
其中，θi为第i条裂缝线段与压裂井段的夹角。
优选地，还包括：根据每一条裂缝线段与压裂井段的夹角，确定每一条裂缝线段的方位；根据每一个方位内的裂缝线段的数量，绘制裂缝方位玫瑰图。
优选地，通过公式(5)计算每个方位内的裂缝线段的平均长度：
Figure BDA0002231754830000032
其中，
Figure BDA0002231754830000033
为第k个方位内的裂缝线段的平均长度，Mk为第k个方位内的裂缝线段的数量。
优选地，还包括：根据每一个方位内的裂缝线段的平均长度，绘制裂缝平均长度玫瑰图。
根据本发明的另一方面，提出了一种压裂裂缝参数计算系统，其特征在于，该系统包括：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：根据井轨迹数据，计算压裂井段的方向矢量；根据裂缝网络，计算每一条裂缝线段的初始方向矢量；根据所述压裂井段的方向矢量与所述每一条裂缝线段的初始方向矢量，计算每一条裂缝线段对应的叉乘积；判断每一条裂缝线段对应的叉乘积是否小于0，若是，则以裂缝线段的反向向量为最终方向向量，若否，则以裂缝线段的初始方向向量为最终方向向量；划分方位，根据每个方位内所述压裂井段的方向矢量与每一条裂缝线段的最终方向矢量，统计每个方位对应的裂缝参数。
优选地，所述压裂井段的方向矢量为：
Figure BDA0002231754830000034
其中，A、B分别为压裂井段的起点与终点，A点坐标为(xA,yA)，B点坐标为(xB,yB)。
优选地，裂缝线段的初始方向矢量为：
Figure BDA0002231754830000041
其中，Ci、Di分别为第i条裂缝线段的起点与终点，Ci点坐标为
Figure BDA0002231754830000042
Figure BDA0002231754830000043
Di点坐标为
Figure BDA0002231754830000044
优选地，通过公式(3)计算裂缝线段对应的叉乘积：
Figure BDA0002231754830000045
优选地，所述裂缝参数包括每一条裂缝线段与压裂井段的夹角以及每个方位内的裂缝线段的平均长度。
优选地，通过公式(4)计算裂缝线段与压裂井段的夹角：
Figure BDA0002231754830000046
其中，θi为第i条裂缝线段与压裂井段的夹角。
优选地，还包括：根据每一条裂缝线段与压裂井段的夹角，确定每一条裂缝线段的方位；根据每一个方位内的裂缝线段的数量，绘制裂缝方位玫瑰图。
优选地，通过公式(5)计算每个方位内的裂缝线段的平均长度：
Figure BDA0002231754830000047
其中，
Figure BDA0002231754830000048
为第k个方位内的裂缝线段的平均长度，Mk为第k个方位内的裂缝线段的数量。
优选地，还包括：根据每一个方位内的裂缝线段的平均长度，绘制裂缝平均长度玫瑰图。
本发明的方法和装置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方式中将是显而易见的，或者将在并入本文中的附图和随后的具体实施方式中进行详细陈述，这些附图和具体实施方式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，其中，在本发明示例性实施例中，相同的参考标号通常代表相同部件。
图1示出了根据本发明的压裂裂缝参数计算方法的步骤的流程图。
图2示出了根据本发明的一个实施例的A段压裂井段裂缝网络的示意图。
图3a和图3b分别示出了根据图2的裂缝方位玫瑰图与裂缝平均长度玫瑰图的示意图。
图4示出了根据本发明的一个实施例的B段压裂井段裂缝网络的示意图。
图5a和图5b分别示出了根据图4的裂缝方位玫瑰图与裂缝平均长度玫瑰图的示意图。
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。
图1示出了根据本发明的压裂裂缝参数计算方法的步骤的流程图。
在该实施例中，根据本发明的压裂裂缝参数计算方法可以包括：步骤101，根据井轨迹数据，计算压裂井段的方向矢量；步骤102，根据裂缝网络，计算每一条裂缝线段的初始方向矢量；步骤103，根据压裂井段的方向矢量与每一条裂缝线段的初始方向矢量，计算每一条裂缝线段对应的叉乘积；步骤104，判断每一条裂缝线段对应的叉乘积是否小于0，若是，则以裂缝线段的反向向量为最终方向向量，若否，则以裂缝线段的初始方向向量为最终方向向量；步骤105，划分方位，根据每个方位内压裂井段的方向矢量与每一条裂缝线段的最终方向矢量，统计每个方位对应的裂缝参数。
在一个示例中，压裂井段的方向矢量为：
Figure BDA0002231754830000061
其中，A、B分别为压裂井段的起点与终点，A点坐标为(xA,yA)，B点坐标为(xB,yB)。
在一个示例中，裂缝线段的初始方向矢量为：
Figure BDA0002231754830000062
其中，Ci、Di分别为第i条裂缝线段的起点与终点，Ci点坐标为
Figure BDA0002231754830000063
Figure BDA0002231754830000064
Di点坐标为
Figure BDA0002231754830000065
在一个示例中，通过公式(3)计算裂缝线段对应的叉乘积：
Figure BDA0002231754830000066
在一个示例中，裂缝参数包括每一条裂缝线段与压裂井段的夹角以及每个方位内的裂缝线段的平均长度。
在一个示例中，通过公式(4)计算裂缝线段与压裂井段的夹角：
Figure BDA0002231754830000067
其中，θi为第i条裂缝线段与压裂井段的夹角。
在一个示例中，还包括：根据每一条裂缝线段与压裂井段的夹角，确定每一条裂缝线段的方位；根据每一个方位内的裂缝线段的数量，绘制裂缝方位玫瑰图。
在一个示例中，通过公式(5)计算每个方位内的裂缝线段的平均长度：
Figure BDA0002231754830000071
其中，
Figure BDA0002231754830000072
为第k个方位内的裂缝线段的平均长度，Mk为第k个方位内的裂缝线段的数量。
在一个示例中，还包括：根据每一个方位内的裂缝线段的平均长度，绘制裂缝平均长度玫瑰图。
具体地，根据本发明的压裂裂缝参数计算方法可以包括：
根据井轨迹数据，计算压裂井段的方向矢量为公式(1)；根据裂缝网络，通过公式(2)计算每一条裂缝线段的初始方向矢量；根据压裂井段的方向矢量与每一条裂缝线段的初始方向矢量，通过公式(3)计算每一条裂缝线段对应的叉乘积；判断每一条裂缝线段对应的叉乘积是否小于0，若是，则以裂缝线段的反向向量为最终方向向量，若否，则以裂缝线段的初始方向向量为最终方向向量。
等角度划分方位，根据每个方位内压裂井段的方向矢量与每一条裂缝线段的最终方向矢量，统计每个方位对应的裂缝参数，其中，裂缝参数包括每一条裂缝线段与压裂井段的夹角以及每个方位内的裂缝线段的平均长度，通过公式(4)计算裂缝线段与压裂井段的夹角，根据每一条裂缝线段对应的夹角，确定每一条裂缝线段的所属方位；根据每一个方位内的裂缝线段的数量，绘制裂缝方位玫瑰图；通过公式(5)计算每个方位内的裂缝线段的平均长度，根据每一个方位内的裂缝线段的平均长度，绘制裂缝平均长度玫瑰图。
本方法通过井轨迹数据与裂缝网络的矢量计算，实现压裂参数的定量计算，其操作流程简单实用，为微地震解释提供了帮助。
应用示例
为便于理解本发明实施例的方案及其效果，以下给出一个具体应用示例。本领域技术人员应理解，该示例仅为了便于理解本发明，其任何具体细节并非意在以任何方式限制本发明。
根据井轨迹数据，计算压裂井段的方向矢量为公式(1)；根据裂缝网络，通过公式(2)计算每一条裂缝线段的初始方向矢量；根据压裂井段的方向矢量与每一条裂缝线段的初始方向矢量，通过公式(3)计算每一条裂缝线段对应的叉乘积，即每一条裂缝线段的初始方向矢量与压裂井段的方向矢量的叉乘积；判断每一条裂缝线段对应的叉乘积是否小于0，若是，则以裂缝线段的反向向量为最终方向向量，若否，则以裂缝线段的初始方向向量为最终方向向量。
以5°为间距划分方位，根据每个方位内压裂井段的方向矢量与每一条裂缝线段的最终方向矢量，统计每个方位对应的裂缝参数，其中，裂缝参数包括每一条裂缝线段与压裂井段的夹角以及每个方位内的裂缝线段的平均长度，通过公式(4)计算裂缝线段与压裂井段的夹角，根据每一条裂缝线段对应的夹角，确定每一条裂缝线段的所属方位；根据每一个方位内的裂缝线段的数量，绘制裂缝方位玫瑰图；通过公式(5)计算每个方位内的裂缝线段的平均长度，根据每一个方位内的裂缝线段的平均长度，绘制裂缝平均长度玫瑰图。
选取涪陵某工区井中监测微地震资料进行试验。
图2示出了根据本发明的一个实施例的A段压裂井段裂缝网络的示意图，横轴表示东西方向，纵轴表示南北方向，浅色裂缝为压裂初期产生的裂缝，深色裂缝为压裂后期产生的裂缝。
图3a和图3b分别示出了根据图2的裂缝方位玫瑰图与裂缝平均长度玫瑰图的示意图，从图3a中可以看出，该裂缝网络在各个方位角度都发育裂缝，且各个角度裂缝数量差别不大，表明该段裂缝较为发育，复杂度高；裂缝方位在105°左右的裂缝最多，表明该段裂缝发育主方位与井轨迹方向呈105°夹角；从图3b可以看出，该段裂缝网络缝网长度没有明显的方向特征，表明裂缝网络各个方位的裂缝长度相当。
图4示出了根据本发明的一个实施例的B段压裂井段裂缝网络的示意图，横轴表示东西方向，纵轴表示南北方向。
图5a和图5b分别示出了根据图4的裂缝方位玫瑰图与裂缝平均长度玫瑰图的示意图，如图5a所示，表明该段裂缝发育方位主要有与井轨迹平行以及与井轨迹呈50°夹角，该段缝网的发育方位主要集中的几个角度，并没有在整个空间方位内发育裂缝，空间缝网发育复杂度并不高；如图5b表明，该段缝网在方位60°方向的裂缝最长。
通过图4和图5a-b，可以确定裂缝主方位与井轨迹呈60°夹角。通过图3a-b和图5a-b研究表明，缝网方位越单一，缝网复杂度越低；缝网方位越多，缝网复杂度越高。
综上所述，本发明通过井轨迹数据与裂缝网络的矢量计算，实现压裂参数的定量计算，其操作流程简单实用，为微地震解释提供了帮助。
本领域技术人员应理解，上面对本发明的实施例的描述的目的仅为了示例性地说明本发明的实施例的有益效果，并不意在将本发明的实施例限制于所给出的任何示例。
根据本发明的实施例，提供了一种压裂裂缝参数计算系统，其特征在于，该系统包括：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：根据井轨迹数据，计算压裂井段的方向矢量；根据裂缝网络，计算每一条裂缝线段的初始方向矢量；根据压裂井段的方向矢量与每一条裂缝线段的初始方向矢量，计算每一条裂缝线段对应的叉乘积；判断每一条裂缝线段对应的叉乘积是否小于0，若是，则以裂缝线段的反向向量为最终方向向量，若否，则以裂缝线段的初始方向向量为最终方向向量；划分方位，根据每个方位内压裂井段的方向矢量与每一条裂缝线段的最终方向矢量，统计每个方位对应的裂缝参数。
在一个示例中，压裂井段的方向矢量为：
Figure BDA0002231754830000101
其中，A、B分别为压裂井段的起点与终点，A点坐标为(xA,yA)，B点坐标为(xB,yB)。
在一个示例中，裂缝线段的初始方向矢量为：
Figure BDA0002231754830000102
其中，Ci、Di分别为第i条裂缝线段的起点与终点，Ci点坐标为
Figure BDA0002231754830000103
Figure BDA0002231754830000104
Di点坐标为
Figure BDA0002231754830000105
在一个示例中，通过公式(3)计算裂缝线段对应的叉乘积：
Figure BDA0002231754830000106
在一个示例中，裂缝参数包括每一条裂缝线段与压裂井段的夹角以及每个方位内的裂缝线段的平均长度。
在一个示例中，通过公式(4)计算裂缝线段与压裂井段的夹角：
Figure BDA0002231754830000107
其中，θi为第i条裂缝线段与压裂井段的夹角。
在一个示例中，还包括：根据每一条裂缝线段与压裂井段的夹角，确定每一条裂缝线段的方位；根据每一个方位内的裂缝线段的数量，绘制裂缝方位玫瑰图。
在一个示例中，通过公式(5)计算每个方位内的裂缝线段的平均长度：
Figure BDA0002231754830000111
其中，
Figure BDA0002231754830000112
为第k个方位内的裂缝线段的平均长度，Mk为第k个方位内的裂缝线段的数量。
在一个示例中，还包括：根据每一个方位内的裂缝线段的平均长度，绘制裂缝平均长度玫瑰图。
本系统通过井轨迹数据与裂缝网络的矢量计算，实现压裂参数的定量计算，其操作流程简单实用，为微地震解释提供了帮助。
本领域技术人员应理解，上面对本发明的实施例的描述的目的仅为了示例性地说明本发明的实施例的有益效果，并不意在将本发明的实施例限制于所给出的任何示例。
以上已经描述了本发明的各实施例，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各实施例。在不偏离所说明的各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。

Claims (10)

1.一种压裂裂缝参数计算方法，其特征在于，包括：
根据井轨迹数据，计算压裂井段的方向矢量；
根据裂缝网络，计算每一条裂缝线段的初始方向矢量；
根据所述压裂井段的方向矢量与所述每一条裂缝线段的初始方向矢量，计算每一条裂缝线段对应的叉乘积；
判断每一条裂缝线段对应的叉乘积是否小于0，若是，则以裂缝线段的反向向量为最终方向向量，若否，则以裂缝线段的初始方向向量为最终方向向量；
划分方位，根据每个方位内所述压裂井段的方向矢量与每一条裂缝线段的最终方向矢量，统计每个方位对应的裂缝参数。
2.根据权利要求1所述的压裂裂缝参数计算方法，其中，所述压裂井段的方向矢量为：
Figure FDA0002231754820000011
其中，A、B分别为压裂井段的起点与终点，A点坐标为(xA,yA)，B点坐标为(xB,yB)。
3.根据权利要求1所述的压裂裂缝参数计算方法，其中，裂缝线段的初始方向矢量为：
Figure FDA0002231754820000012
其中，Ci、Di分别为第i条裂缝线段的起点与终点，Ci点坐标为
Figure FDA0002231754820000013
Figure FDA0002231754820000014
Di点坐标为
Figure FDA0002231754820000015
4.根据权利要求1所述的压裂裂缝参数计算方法，其中，通过公式(3)计算裂缝线段对应的叉乘积：
Figure FDA0002231754820000021
5.根据权利要求1所述的压裂裂缝参数计算方法，其中，所述裂缝参数包括每一条裂缝线段与压裂井段的夹角以及每个方位内的裂缝线段的平均长度。
6.根据权利要求5所述的压裂裂缝参数计算方法，其中，通过公式(4)计算裂缝线段与压裂井段的夹角：
Figure FDA0002231754820000022
其中，θi为第i条裂缝线段与压裂井段的夹角。
7.根据权利要求6所述的压裂裂缝参数计算方法，其中，还包括：
根据每一条裂缝线段与压裂井段的夹角，确定每一条裂缝线段的方位；
根据每一个方位内的裂缝线段的数量，绘制裂缝方位玫瑰图。
8.根据权利要求7所述的压裂裂缝参数计算方法，其中，通过公式(5)计算每个方位内的裂缝线段的平均长度：
Figure FDA0002231754820000023
其中，
Figure FDA0002231754820000024
为第k个方位内的裂缝线段的平均长度，Mk为第k个方位内的裂缝线段的数量。
9.根据权利要求8所述的压裂裂缝参数计算方法，其中，还包括：
根据每一个方位内的裂缝线段的平均长度，绘制裂缝平均长度玫瑰图。
10.一种压裂裂缝参数计算系统，其特征在于，该系统包括：
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：
根据井轨迹数据，计算压裂井段的方向矢量；
根据裂缝网络，计算每一条裂缝线段的初始方向矢量；
根据所述压裂井段的方向矢量与所述每一条裂缝线段的初始方向矢量，计算每一条裂缝线段对应的叉乘积；
判断每一条裂缝线段对应的叉乘积是否小于0，若是，则以裂缝线段的反向向量为最终方向向量，若否，则以裂缝线段的初始方向向量为最终方向向量；
划分方位，根据每个方位内所述压裂井段的方向矢量与每一条裂缝线段的最终方向矢量，统计每个方位对应的裂缝参数。
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