[發(fā)明專利]一種基于地面包覆打靶實驗的儲層真實穿深快速評價方法

有效

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• 申請日: 2021-07-30
• 公開（公告）號: CN113553744B
• 公開（公告）日: 2022-10-14
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 馬磊;劉書杰;陽俊龍;徐靖;李祝軍;孫龍波;李大攀;梅明陽;任松濤;翟歡;張慶祝;徐太保
• 申請（專利權(quán)）人: 中國海洋石油集團(tuán)有限公司;中海石油（中國）有限公司湛江分公司
• 主分類號: G06F30/23
• 分類號: G06F30/23;G06F119/14
• 代理公司: 北京中索知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11640
• 代理人: 唐亭

本發(fā)明公開了一種基于地面包覆打靶實驗與有限元模擬的儲層真實射孔穿深快速評價方法，該方法主要由地面包覆打靶實驗和有限元數(shù)值模擬兩部分組成。其中，地面包覆打靶實驗包括靶樣預(yù)制、射孔器組裝和射孔侵徹試驗三個部分；有限元模擬分析是在已獲得的地面包覆打靶實驗數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上利用主流有限元商業(yè)分析軟件建立相應(yīng)的射孔侵徹模型進(jìn)行動態(tài)射孔侵徹過程仿真分析；最終根據(jù)地面包覆打靶實驗結(jié)果和有限元數(shù)值模擬結(jié)果，利用數(shù)據(jù)分析手段，獲得井下儲層真實射孔穿透深度與地面包覆打靶穿透深度之間的對應(yīng)關(guān)系，從而可以直接通過地面實驗快速評價井下射孔穿深程度，省去地面控制靶樣加載圍壓的繁瑣步驟，提高評價效率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及石油與地?zé)徙@井完井技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種基于地面包覆打靶實驗和有限元模擬的儲層真實射孔穿深快速評價方法。

背景技術(shù)

射孔完井是目前國內(nèi)外油氣井或地?zé)峋_采較為常用的完井技術(shù)手段之一。所謂射孔作業(yè)，即在固井作業(yè)完成后將射孔裝置下到井中某一層段，然后利用射孔彈射穿套管及水泥環(huán)，在巖體內(nèi)打開預(yù)定密度和直徑的孔道，建立油氣儲層與井筒之間的連通渠道，以促使儲層流體進(jìn)入井筒的工藝過程。射孔作業(yè)是整個油氣田勘探開發(fā)的重要環(huán)節(jié)，其效果直接影響到油氣井的產(chǎn)能。

射孔完井作業(yè)從射孔方式、射孔器材、射孔工藝和射孔參數(shù)的選擇到具體工程的實施過程中要涉及孔深、孔密、相位、孔徑、污染深度、污染程度、壓實厚度以及壓實程度等諸多因素，各因素之間相互制約，共同影響著射孔效果和射孔產(chǎn)能比。其中，射孔穿深是射孔效果綜合評價的關(guān)鍵性指標(biāo)，直接關(guān)系到油氣井的產(chǎn)能效果。射孔穿深是指射孔孔道的長度，主要由射孔彈結(jié)構(gòu)類型、彈藥量和儲層巖石的物理力學(xué)性質(zhì)及其所受地層壓力決定，此外，固井質(zhì)量、套管強度和水泥環(huán)厚度等工程參數(shù)也對穿深有較大的影響。實際工程應(yīng)用中，不同射孔完井工藝方法和儲層巖石物性對射孔穿深的要求不同，其深度一般在146～813mm的范圍內(nèi)。如何確定真實儲層條件下的射孔穿深、掌握穿透一般規(guī)律是射孔完井工程至關(guān)重要的環(huán)節(jié)，也是一直困擾射孔作業(yè)設(shè)計人員和工程人員的難題。

對油氣井射孔穿深的評價，國內(nèi)外學(xué)者主要通過室內(nèi)物理實驗和數(shù)值模擬兩種方法進(jìn)行研究。其中，室內(nèi)物理實驗主要是指地面射孔器打靶試驗，通常采用的是混凝土靶或者貝雷砂巖靶(BereaTarget)，根據(jù)API標(biāo)準(zhǔn)預(yù)制一定抗壓強度、孔隙度和滲透率的靶巖，然后用射孔槍進(jìn)行一定組數(shù)的打靶測試，即可得到射孔彈在不同巖石物性參數(shù)下的穿透深度。這種地面實驗具有現(xiàn)象直觀、數(shù)據(jù)可靠等優(yōu)點，但其缺點也非常明顯，周期長、成本高且難以進(jìn)行或控制靶樣的圍壓施加過程。相比于直觀的地面實驗，數(shù)值模擬可以真實反映儲層巖石力學(xué)性質(zhì)，極大限度地簡化流程和降低實驗成本，但是因為射孔作業(yè)影響參數(shù)多且涉及物理場較為復(fù)雜，導(dǎo)致數(shù)值模擬計算規(guī)模大，通常無法在短時間內(nèi)計算得到特定射孔裝置在目標(biāo)地層中的射孔深度，難以為現(xiàn)場射孔彈快速優(yōu)選提供支撐。

現(xiàn)有技術(shù)的不足和缺陷為：(1)地面射孔實驗難以對靶樣施加圍壓，控制圍壓加載的過程較為繁瑣；(2)數(shù)值模擬評價射孔穿深計算規(guī)模大，難以為現(xiàn)場射孔彈快速優(yōu)選提供支撐。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是針對技術(shù)中射孔穿深評價方法存在的上述不足，提供一種基于地面包覆打靶實驗的儲層真實穿深快速評價方法。該方法以有限元仿真為橋梁，建立地面包覆打靶實驗中射孔穿深與真實儲層環(huán)境下射孔穿深的對應(yīng)關(guān)系，從而可以直接通過地面實驗快速評價井下射孔穿深程度，省去地面控制靶樣加載圍壓的繁瑣步驟，提高評價效率。

本發(fā)明提供的基于地面包覆打靶實驗的儲層真實穿深快速評價方法，步驟如下：

S1、根據(jù)井下某一區(qū)域已完成射孔作業(yè)的儲層巖石物理力學(xué)性質(zhì)，選擇性質(zhì)相接近的地面露頭制作圓柱體靶樣。

所述圓柱體靶樣的直徑與高度比值為1:2。

S2、根據(jù)所選區(qū)域儲層巖石的真實射孔穿深和射孔直徑，直接采用井下射孔器進(jìn)行地面打靶實驗或者配置能達(dá)到等效射孔效果的射孔器各組件，并進(jìn)行組裝。