[發明專利]水平井壓裂裂縫的評價方法及系統

有效

• 申請號: 201710771685.3
• 申請日: 2017-08-31
• 公開（公告）號: CN109426689B
• 公開（公告）日: 2021-10-29
• 發明（設計）人: 劉長印;孫志宇;黃志文;李鳳霞;范鑫
• 申請（專利權）人: 中國石油化工股份有限公司;中國石油化工股份有限公司石油勘探開發研究院
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06Q50/02
• 代理公司: 北京思創畢升專利事務所 11218
• 代理人: 孫向民;廉莉莉

本發明公開了一種水平井壓裂裂縫的評價方法及系統，該方法包括：根據G函數曲線類型進行分類；對各類G函數曲線量化賦值；建立裂縫復雜程度評價系數的計算模型。本發明的優點在于：通過計算水平井壓裂裂縫復雜程度評價系數，能夠實現裂縫復雜程度評價定量化，為開發技術人提供壓裂效果評價依據。

技術領域

本發明涉及油氣田開發領域，更具體地，涉及一種水平井壓裂裂縫的評價方法及系統。

背景技術

頁巖氣開發過程中通過采取一定的水力壓裂手段使人工裂縫延伸的同時溝通天然裂縫，從而形成人工裂縫與天然裂縫相互交錯的復雜裂縫網絡，增大儲層改造體積，提高單井產能及最終采收率。復雜裂縫網絡的形成被認為是頁巖氣井壓裂成功的關鍵，而判斷壓裂后裂縫形態復雜性對進一步優化壓裂施工參數、合理部署開發井網有一定的指導作用。

復雜的微地震監測技術已被發展應用于評估壓裂后裂縫的空間幾何形態，但其觀察范圍有限，并且設備費用高昂，致使此項技術在油田現場的推廣應用受到了限制。相對的，壓裂后的壓降分析為裂縫形態診斷提供了一種簡單高效的評價方法。G函數分析是壓后壓降分析的主要方法，這一特殊的方法能夠對壓裂施工結束后的壓裂過程進行評估，對裂縫的復雜性做出判斷，從而改進壓裂方案、優化氣田壓裂參數、提高壓裂施工效果。

壓裂后壓降曲線是指壓裂施工停泵后井底或井口壓力隨時間變化的關系曲線。通過對壓降曲線的G函數分析，可以確定裂縫延伸情況。G函數方程形式如下：

式中，α_a為濾失面積參數；α_c為泵注期間的濾失參數；α_c2為關井期間的濾失參數；θ為無因次時間；λ、ξ為無因次水平尺寸。

目前，國內外對壓裂后壓降曲線分析的研究基本上都是基于Nolte理論。但是，傳統G函數分析理論具有一定的局限性，其理論模型的建立并未考慮濾失系數的變化。當儲層中有天然裂縫開啟時，壓裂液濾失系數恒定的假設將會造成壓力降落解釋結果的失真，甚至會得到完全相反的結論。

我國頁巖氣主要采用水平井縫網壓裂方式進行開采，利用“滑溜水+膠液”體積壓裂設計理念。采用多簇射孔、大液量、大排量、中小粒徑支撐劑及多段塞等施工技術，確保復雜裂縫的形成。但壓裂后是否形成了復雜裂縫，以及形成的裂縫程度，都缺乏一個定量的評價方法，這個問題是目前困擾開發設計人員的一個難題。

然而，國內外目前對水平井縫網壓裂評價還缺少一種科學、定量的方法。目前常用的評價方法主要有壓降G函數分析法和微地震監測法。例如文獻《非常規油氣藏儲層體積改造模擬技術研究進展》，特種油氣藏，2014年第21卷第2期，對微地震監測技術進行了介紹，微地震監測技術是一種以聲發射學和地震學為理論依據的交叉學科新技術。微地震事件指的是由水力壓裂造成的應力和孔隙壓力改變導致的微小地震，這些微地震是沿著已有較脆弱面產生滑移和拉張變形造成的。壓裂措施后進行效果評價，對比微地震事件到達的時間和P波、s波的特征，可以獲得以下儲層裂縫信息和起到以下作用：1)裂縫高度、長度和走向；2)裂縫復雜程度，如形成的裂縫是網絡縫還是兩翼板狀縫；3)裂縫位置；校正水力裂縫模型；4)天然裂縫特征；5)識別和避開地質危害，如斷層、水體和喀斯特地形。根據監測得到的微地震云圖不但可以確定裂縫的幾何形狀，還可以預測巖石變形或失效的模式(拉張或剪切)。該方法屬于地震解釋的范疇，地震信號受其他干擾因素影響，存在多解性，而且由于成本較高，采用該項技術的井只是少數，具有一定的局限性；關于利用壓降G核函數分析應用較多，例如文獻《裂縫性地層測試壓裂分析在川西須家河組的應用》，石油鉆探技術，2006年第34卷第6期，識別裂縫裂縫發育程度，可采用G函數疊加導數曲線定性識別儲層是否存在天然裂縫，然后計算濾失系數的大小，評價天然裂縫的發育程度。對照標準的G函數圖版可知：當導數為常量并且該疊加導數曲線位于一條通過原點的直線上時為標準濾失，如圖1所示；如果疊加導數曲線在裂縫閉合點前呈現“上凸”，如圖2所示，則表明儲層具有裂縫發育的特征。