CN116498287B - 一种加砂压裂人工裂缝高度控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于非常规储层增产技术领域，公开了一种加砂压裂人工裂缝高度控制方法，在水力压裂作业开始前，测量得到井筒内水力压裂前的井温剖面和阵列声波剖面，水力压裂作业结束后，测量得到井筒内水力压裂后的井温剖面和阵列声波剖面；计算温度异常高度缩减率、阵列声波异常高度变化率，标记人工裂缝高度；判断是否沟通水层；若沟通计算支撑剂沉降速度、阻力速度、平衡流速和砂堤高度，最后求得防止人工裂缝高度扩展的最高施工排量，通过在施工时满足实际施工排量小于最高施工排量可实现人工裂缝高度控制，避免过度沟通水层，实现气藏高效开采。
Description
技术领域
本发明属于非常规储层增产技术领域，具体涉及一种加砂压裂人工裂缝高度控制方法。
背景技术
目前，水力加砂压裂技术是非常规储层实现规模效益开发的关键技术，通过构建人工裂缝，增大储层与井筒接触面积，大幅提升油气产量，最终实现高效开发。一般而言，人工裂缝高度越大，对于纵向上储层的动用越充分，压后产量越高。但是，在非常规气藏中，裂缝高度的过渡延伸往往会连通下部水层，导致产气量锐减，产水量激增，严重制约增产效果。以川中致密砂岩气藏为例，沙一段储层下部为含水层，加砂压裂改造后人工裂缝高度沟通储层、水层情况不明，单井产气量差异大，部分气井高产水后，产气量衰减严重，制约开发效果。现阶段，通常利用热传递原理，通过井温测井方法通常用来监测裂缝高度延伸情况，但由于压裂停泵时间、监测时机的不标准性，导致监测结果存在较大误差，影响施工指导判断。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决上述技术问题。为此，本发明目的在于提供一种加砂压裂人工裂缝高度控制方法。
本发明所采用的技术方案为：
一种加砂压裂人工裂缝高度控制方法，包括步骤：
水力压裂作业开始前，测量各深度点的温度T0（d）和阵列声波数据V0（d），其中d为测量深度；得到井筒内水力压裂前的井温剖面和阵列声波剖面，作为参考温度剖面；
水力压裂作业结束后，分别在停泵时刻后12小时、24小时、36小时、48小时时测量各自时刻下各深度点的温度T1（d）、T2（d）、T3（d）和T4（d），以及阵列声波数据V1（d）、V2（d）、V3（d）、V4（d）；得到井筒内水力压裂后的井温剖面和阵列声波剖面；
计算温度异常高度缩减率、阵列声波异常高度变化率，温度异常高度缩减率=（Ti+1（d）-Ti（d））/Ti（d）*100%，阵列声波异常高度变化率=（Vi+1（d）- Vi（d））/Vi（d）*100%,i=1/2/3；
以温度异常高度缩减率绝对值小于10%，且阵列声波异常高度变化率绝对值小于5%为标准，确定满足标准的测量深度作为温度、声波异常变化高度，即人工裂缝高度H；计算裂缝下部超出射孔最低端的距离D；
对比人工裂缝高度与测井含水饱和度曲线，判断是否沟通水层；若人工裂缝高度与含水饱和度超过60%区域有重叠，则沟通水层；反之则未沟通水层；
在人工裂缝沟通水层情况下，计算支撑剂沉降速度vt、阻力速度VWEQ、平衡流速VEQ、砂堤高度HEQ：
使HEQ>D，求得防止人工裂缝高度扩展的最高施工排量Q，施工时满足实际施工排量小于Q实现人工裂缝高度控制。
本发明的有益效果为：
本发明所提供的一种加砂压裂人工裂缝高度控制方法，综合利用热传递、声波传递原理的人工裂缝高度评估方法，通过联合使用井温测井、阵列声波测井，对比评估裂缝高度，并基于评估结果，合理采用支撑剂沉降规律来控制缝高的不利延伸，从而避免过度沟通水层，实现气藏高效开采。
附图说明
图1是本发明加砂压裂人工裂缝高度控制方法的流程图。
图2是本发明水力压裂作业开始前的井温剖面图。
图3是本发明水力压裂作业结束后的井温剖面图。
图4是本发明水力压裂作业前后的阵列声波剖面图。
图5是本发明支撑剂沉降形成人工遮挡的示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明中的附图，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
应当理解，还应当注意到实施例中，所出现的功能/动作可能与附图出现的顺序不同。例如，取决于所涉及的功能/动作，实际上可以实质上并发地执行，或者有时可以以相反的顺序来执行连续示出的两个图。
以西南某区致密气井X1井为例，运用本发明的方法实现了对水力压裂后的人工裂缝高度的准确评估，实现了对人工裂缝高度的有效控制。具体步骤如下：
收集X1井相关资料，具体包括测井解释综合图、储层参数、施工数据、入井材料数据及实验数据等，具体如下表所示：
表1 X1井相关参数
| 参数名称 | 参数值 |
| 测井综合解释图 | 包含含水饱和度曲线 |
| 射孔位置，m | 1680~1710 |
| 水层位置，m | 1715 |
| 压裂液粘度，mPa·s | 30 |
| 压裂液密度，kg/m3 | 1000 |
| 支撑剂颗粒密度，kg/m3 | 2650 |
| 平均粒径，m | 0.007 |
| 砂比，% | 30% |
| 裂缝宽度，m | 0.06 |
| 重力加速度，m/s² | 9.8 |
如图1所示，本实施例的一种加砂压裂人工裂缝高度控制方法，包括以下步骤：
水力压裂作业开始前，将井温测井工具、阵列声波测井工具下入井筒中，下入深度超过水力压裂射孔段，通过工具测量各深度点的温度T0（d）和阵列声波数据V0（d），其中d为测量深度；得到井筒内水力压裂前的井温剖面和阵列声波剖面，作为参考温度剖面，具体如图2和图4所示。
水力压裂作业结束后，以停泵时刻为计时起点，分别在停泵时刻后12小时、24小时、36小时、48小时时将井温测井工具、阵列声波测井工具下入井筒中，通过工具测量各自时刻下各深度点的温度T1（d）、T2（d）、T3（d）和T4（d），以及阵列声波数据V1（d）、V2（d）、V3（d）、V4（d）；得到井筒内水力压裂后的井温剖面和阵列声波剖面，具体如图3和图4所示。
计算温度异常高度缩减率、阵列声波异常高度变化率，温度异常高度缩减率=（Ti+1（d）-Ti（d））/Ti（d）*100%，阵列声波异常高度变化率=（Vi+1（d）- Vi（d））/Vi（d）*100%,i=1/2/3。
以温度异常高度缩减率绝对值小于10%，且阵列声波异常高度变化率绝对值小于5%为标准，确定满足标准的测量深度作为温度、声波异常变化高度，即人工裂缝高度H；计算裂缝下部超出射孔最低端的距离D。
对比人工裂缝高度与测井含水饱和度曲线，发现人工裂缝高度与含水饱和度超过60%区域有重叠，说明沟通水层；计算支撑剂沉降速度vt：
，
，
式中，ρp为支撑剂颗粒密度，单位为kg/m3；ρf为液体密度，单位为kg/m3；dp为支撑剂颗粒直径；Rep为颗粒雷诺数；Cf为砂液混合物中液体所占体积分数；W为裂缝宽度，单位为m；g为重力加速度；μ为液体粘度，单位为mPa·s。
计算阻力速度VWEQ、平衡流速VEQ：
，
，
，
式中，ρsl为混砂液密度，单位为kg/m3；S为砂比。
计算砂堤高度HEQ：
，
式中，H为裂缝高度；Q为施工排量。
为了防止人工裂缝高度进一步扩展，使HEQ>D，求得防止人工裂缝高度扩展的最高施工排量Q，在邻区内下次实施压裂作业时，满足实际施工排量小于Q，使得砂堤高度超过D，人工裂缝高度向下延伸受阻，可有效实现人工裂缝高度控制，如图5所示。
本发明不局限于上述可选实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是落入本发明权利要求界定范围内的技术方案，均落在本发明的保护范围之内。
Claims (3)
1.一种加砂压裂人工裂缝高度控制方法，其特征在于，包括步骤：
水力压裂作业开始前，测量各深度点的温度T0（d）和阵列声波数据V0（d），其中d为测量深度；得到井筒内水力压裂前的井温剖面和阵列声波剖面；
水力压裂作业结束后，分别在停泵时刻后12小时、24小时、36小时、48小时时测量各自时刻的温度T1（d）、T2（d）、T3（d）和T4（d），以及阵列声波数据V1（d）、V2（d）、V3（d）、V4（d）；得到井筒内水力压裂后的井温剖面和阵列声波剖面；
计算温度异常高度缩减率、阵列声波异常高度变化率，温度异常高度缩减率=（Ti+1（d）-Ti（d））/Ti（d）*100%，阵列声波异常高度变化率=（Vi+1（d）- Vi（d））/Vi（d）*100%,i=1/2/3；
以温度异常高度缩减率绝对值小于10%，且阵列声波异常高度变化率绝对值小于5%为标准，确定满足标准的测量深度作为温度、声波异常变化高度，即人工裂缝高度H；计算裂缝下部超出射孔最低端的距离D；
对比人工裂缝高度与测井含水饱和度曲线，判断是否沟通水层；若人工裂缝高度与含水饱和度超过60%区域有重叠，则沟通水层；反之则未沟通水层；
在人工裂缝沟通水层情况下，计算支撑剂沉降速度vt：
，
，
式中，ρp为支撑剂颗粒密度；ρf为液体密度；dp为支撑剂颗粒直径；Rep为颗粒雷诺数；Cf为砂液混合物中液体所占体积分数；W为裂缝宽度；g为重力加速度；μ为液体粘度；
计算阻力速度VWEQ、平衡流速VEQ：
，
，
，
式中，ρsl为混砂液密度；S为砂比；
计算砂堤高度HEQ：
，
式中，H为裂缝高度；Q为施工排量；
使HEQ>D，求得防止人工裂缝高度扩展的最高施工排量Q，施工时满足实际施工排量小于Q实现人工裂缝高度控制。
2.根据权利要求1所述的加砂压裂人工裂缝高度控制方法，其特征在于：在水力压裂作业开始前，将井温测井工具、阵列声波测井工具下入井筒中，下入深度超过水力压裂射孔段，通过井温测井工具测量各深度点的温度T0（d），通过阵列声波测井工具测量各深度点的阵列声波数据V0（d）。
3.根据权利要求1所述的加砂压裂人工裂缝高度控制方法，其特征在于：在水力压裂作业结束后，分别在停泵时刻后12小时、24小时、36小时、48小时时将井温测井工具、阵列声波测井工具下入井筒中，通过井温测井工具测量各自时刻下各深度点的温度T1（d）、T2（d）、T3（d）和T4（d），通过阵列声波测井工具测量各深度点的阵列声波数据V1（d）、V2（d）、V3（d）、V4（d）。
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