一种低渗致密储层分层压裂级数优选方法技术

本发明专利技术公开了一种低渗致密储层分层压裂级数优选方法，包括：（1）把单井X压裂层位划分成N个改造小层；（2）假设水力裂缝形态为双翼对称长方体，在某压裂液量VL和排量QL下得到对应的水力裂缝改造体积V；（3）从裂缝延伸的角度将N个改造小层划分成M个压裂段；（4）获取不同压裂级数下压裂液量VL和排量QL及其对应的改造体积V；（5）计算单井X在不同压裂级数和改造体积下3年生产收入现值R；（6）计算不同压裂级数下水力压裂改造成本C；（7）计算压裂后生产3年净现值NPV，绘制不同压裂级数与NPV的关系曲线，以NPV最高值确定单井X的最优压裂级数。本发明专利技术原理可靠，便于操作，能够为油气藏的增产改造提供一种切实可行的方法。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及石油天然气勘探开发过程中用于低渗致密储层的分层压裂级数优选方法。
技术介绍
随着油气勘探工作的逐步深入，发现多数油气藏具有低孔隙度、低饱和度、低渗透率的特征，开采难度较大。为了达到商业开发价值，水力压裂已是必不可少的增产措施。油气藏在纵向上普遍存在多个产层，各产层存在一定的非均质性。但油田通常采用笼统压裂(一级压裂)，一般只有一个产层得以开采。因此，对产层的压裂针对性不强，不能充分发挥各产层生产能力，也不能达到压裂预期目的。目前，分层压裂技术能对各个产层进行针对性压裂改造，分层压裂是指在不重新搬运设备的情况下，利用分层压裂工具通过一次或者多次泵注程序压开一口井的多个产层。分层压裂级数越多越有利于沟通油气流动通道，提高增产改造效果。但大多数改造段具有产层厚度薄、隔层厚度小、隔层性质差等特性。从压裂工具上难以进行分层压裂，从压裂工艺上很难保证水力裂缝仅在产层中延伸而不扩展到隔层中。同时压裂级数越多，相应的增产改造费用就越高。因此，着眼于油气整体开发效益，需要从水力裂缝形态和经济角度对分层压裂级数进行优选。低渗致密储层压裂级数的优选不仅与产隔层厚度、裂缝扩展形态有关，而且与增产改造成本有关。本专利技术旨在提供一种致密储层分层压裂级数优选方法，首先通过裂缝扩展形态分析拟压裂层位能否进行分层压裂，然后将水力压裂改造得到的裂缝形态输入产能软件中得到油气井产能，接着依据改造成本建立经济评价模型，从经济效益角度优选出分层级数。在全球油气价格低迷的情况下，油气藏的增产改造更应该注重经济效益，本专利技术能从裂缝形态和经济效益角度为油气藏的增产改造提供一种切实可行的分层级数优化方法。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种低渗致密储层分层压裂级数优选方法，该方法原理可靠，便于操作，能够为油气藏的增产改造提供一种切实可行的方法，具有广阔的市场前景。为达到以上技术目的，本专利技术提供以下技术方案。首先，根据测井资料获取压裂层段产隔层地质参数和物性参数，在此基础上建立水力裂缝扩展三维数值模拟模型，从裂缝扩展角度分析改造层段能否进行分层压裂。然后，将模拟得到的水力裂缝形态输入产能软件中得到对应产能。接着，建立经济评价模型。最后，通过3年NPV值优选压裂井压裂级数，基于裂缝扩展形态从经济效益角度解决分层压裂级数问题。一种低渗致密储层分层压裂级数优选方法，依次包括以下步骤：(1)根据单井X测井解释得到的储层地质参数和储层物性参数，将隔层厚度小于1.5m的相邻产层视为同一个改造小层，从而把单井X压裂层位划分成N个改造小层。根据改造小层对应的地质参数和储层物性参数，建立水力裂缝三维扩展地质模型，该过程通过目前常用的水力裂缝扩展数值模拟商业软件(如ABAQUS等)即可实现；(2)假设水力裂缝形态为双翼对称长方体，在某压裂液量VL和排量QL下必然得到对应的水力裂缝改造体积V,改造体积V与压裂液量VL和排量Q之间满足函数关系式：V＝f(VL,QL)(1)(3)为了提高支撑剂的铺置效率，在进行水力压裂时尽量保证支撑剂在产层中铺置。如果水力裂缝在纵向上扩展穿透隔层进入相邻产层，则判定水力裂缝发生窜层不宜进行分层压裂，反之则可进行分层压裂。因此，从裂缝延伸的角度将(1)中N个改造小层划分成M个压裂段；(4)通过三维裂缝扩展软件(ABAQUS)模拟对M个压裂段采取一级压裂(M个压裂段一起压裂)，两级压裂(M个压裂段分成相邻两段分别压裂)，以此类推，同时可以从模拟软件中获取不同压裂级数下压裂液量VL和排量QL及其对应的改造体积V；(5)将(4)中不同压裂级数下得到的水力裂缝改造体积V代入产能模拟软件ECLIPSE中，模拟得到不同压裂级数在不同改造体积V下第1年、第2年、第3年的产油量U1、U2、U3，采用公式(2)计算单井X在不同压裂级数和改造体积下3年生产收入的现值R(可以看出，U1、U2、U3、R既是改造体积V的函数，同时也是VL、QL的函数)：R=Σi=13Fi(1+r)i=(U1-μ1)P11+r+(U2-μ2)P2(1+r)2+(U3-μ3)P3(1+r)3---(2)]]>式中：i为生产年份(取1、2、3)，年，Fi为某一压裂级数和改造体积下第i年的收入，万元，Ui为某一压裂级数和改造体积下为第i年的产油量(即U1、U2、U3)，m3，μ1为未压裂第i年的产油量(即μ1、μ2、μ3)，m3，Pi为原油在第i年时的价格，万元/m3，r为贴现率，无因次；(6)根据水力压裂改造体积V和压裂液量VL和排量QL的函数关系，通过公式(3)计算不同压裂级数下水力压裂改造成本C：C＝Fw+Fsd+Fca+T＝VLCf+VLηCs+(0.1261VL+12.101)+T(3)式中：Fw为水力压裂施工过程中压裂液费用，万元，Fsd为水力压裂施工过程中支撑剂费用，万元，Fca为水力压裂施工过程中车组作业费用，万元，T为水力压裂过程中射孔、压裂管柱材料、劳务等费用，万元，Cf为压裂液单价，万元/m3，η为平均砂比，％，Cs为支撑剂单价，万元/m3；(7)根据步骤(5)计算得到的3年生产收入现值R和步骤(6)计算得到的增产改造成本C，采用公式(4)计算不同压裂级数和改造体积下压裂后生产3年净现值NPV：NPV=R-C=(U1-μ1)P11+r+(U2-μ2)P2(1+r)2+(U3-μ3)P3(1+r)3-(VLCf+VLηCs+0.1261VL+12.101+T)---(4)]]>绘制某压裂级数下3年净现值NPV与改造体积V的关系曲线，得到某压裂级数下最大的NPV值；再以压裂级数为横坐标，3年净现值NPV为纵坐标，绘制不同压裂级数与3年净现值NPV的关系曲线，以NPV最高值确定单井X的最优压裂级数。所述步骤(1)中，储层地质参数包括产层和隔层的垂向主应力、最大水平主应力、最小水平主应力、杨氏模量、泊松比；储层物性参数包括地层压力、产层和隔层孔隙度、饱和度、渗透率。所述步骤(6)中，平均砂比η为根据实际低渗透砂岩储层改造特征选取相应的值，通常低渗透致密砂岩储层压裂改造过程中平均砂比为12％；车组作业费用Fca与压裂液体积VL的关系式是通过5个低渗透砂岩储层近110口井压裂车组费用与压裂液体积VL关系拟合得到的经验表达式。附图说明图1为ZX32井压裂段测井曲线图。图2为ZX32井压裂段最小水平主应力剖面图。图3为ZX32井三维裂缝扩展有限元模型。图4为一级本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种低渗致密储层分层压裂级数优选方法，依次包括以下步骤：(1)根据单井X的储层地质参数和储层物性参数，将隔层厚度小于1.5m的相邻产层视为同一个改造小层，从而把单井X压裂层位划分成N个改造小层；(2)假设水力裂缝形态为双翼对称长方体，在某压裂液量VL和排量QL下得到对应的水力裂缝改造体积V,改造体积V与压裂液量VL和排量Q之间满足函数关系式：V＝f(VL,QL)；(3)从裂缝延伸的角度将N个改造小层划分成M个压裂段，所述从裂缝延伸的角度是指：如果水力裂缝在纵向上扩展穿透隔层进入相邻产层，则判定水力裂缝发生窜层不宜进行分层压裂，反之可进行分层压裂；(4)通过三维裂缝扩展软件ABAQUS模拟对M个压裂段采取一级压裂，两级压裂，以此类推，获取不同压裂级数下压裂液量VL和排量QL及其对应的改造体积V；(5)将不同压裂级数下的改造体积V代入产能模拟软件ECLIPSE中，得到不同压裂级数在不同改造体积V下第1年、第2年、第3年的产油量U1、U2、U3，采用下式计算单井X在不同压裂级数和改造体积下3年生产收入的现值R：R=Σi=13Fi(1+r)i=(U1-μ1)P11+r+(U2-μ2)P2(1+r)2+(U3-μ3)P3(1+r)3]]>式中i为生产年份，年，Fi为某一压裂级数和改造体积下第i年的收入，万元，Ui为某一压裂级数和改造体积下为第i年的产油量，m3，μ1为未压裂第i年的产油量，m3，Pi为原油在第i年时的价格，万元/m3，r为贴现率，无因次；(6)通过下式计算不同压裂级数下水力压裂改造成本C：C＝Fw+Fsd+Fca+T＝VLCf+VLηCs+(0.1261VL+12.101)+T式中Fw为水力压裂施工过程中压裂液费用，万元，Fsd为水力压裂施工过程中支撑剂费用，万元，Fca为水力压裂施工过程中车组作业费用，万元，T为水力压裂过程中射孔、压裂管柱材料、劳务等费用，万元，Cf为压裂液单价，万元/m3，η为平均砂比，％，Cs为支撑剂单价，万元/m3；(7)采用下式计算不同压裂级数和改造体积下压裂后生产3年净现值NPV：NPV=R-C=(U1-μ1)P11+r+(U2-μ2)P2(1+r)2+(U3-μ3)P3(1+r)3-(VLCf+VLηCs+0.1261VL+12.101+T)]]>绘制某压裂级数下3年净现值NPV与改造体积V的关系曲线，得到某压裂级数下最大的NPV值；再以压裂级数为横坐标，3年净现值NPV为纵坐标，绘制不同压裂级数与3年净现值NPV的关系曲线，以NPV最高值确定单井X的最优压裂级数。...

【技术特征摘要】
1.一种低渗致密储层分层压裂级数优选方法，依次包括以下步骤：
(1)根据单井X的储层地质参数和储层物性参数，将隔层厚度小于1.5m的相邻产层视为
同一个改造小层，从而把单井X压裂层位划分成N个改造小层；
(2)假设水力裂缝形态为双翼对称长方体，在某压裂液量VL和排量QL下得到对应的水力
裂缝改造体积V,改造体积V与压裂液量VL和排量Q之间满足函数关系式：
V＝f(VL,QL)；
(3)从裂缝延伸的角度将N个改造小层划分成M个压裂段，所述从裂缝延伸的角度是指：
如果水力裂缝在纵向上扩展穿透隔层进入相邻产层，则判定水力裂缝发生窜层不宜进行分
层压裂，反之可进行分层压裂；
(4)通过三维裂缝扩展软件ABAQUS模拟对M个压裂段采取一级压裂，两级压裂，以此类
推，获取不同压裂级数下压裂液量VL和排量QL及其对应的改造体积V；
(5)将不同压裂级数下的改造体积V代入产能模拟软件ECLIPSE中，得到不同压裂级数
在不同改造体积V下第1年、第2年、第3年的产油量U1、U2、U3，采用下式计算单井X在不同压裂
级数和改造体积下3年生产收入的现值R：
R=Σi=13Fi(1+r)i=(U1-μ1)P11+r+(U2-μ2)P2(1+r)2+(U3-μ3)P3(1+r)3]]>式中i为生产年份，年，
Fi为某一压裂级数和改造体积下第i年的收入，万元，
Ui为某一压裂级数和改造体积下为第i年的产油量，m3，
μ1为未压裂第i年的产油量，m3，
Pi为原油在第i年时的价格，万元/m3，
r为贴现率，无因次；
(6)通过下式计算不同压裂级数下水...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭建春，罗波，卢聪，段伟刚，陈莉，蒋宝云，周玉龙，许鑫，肖森文，张明明，陈步高，
申请(专利权)人：西南石油大学，胜利油田鲁明油气勘探开发有限公司，
类型：发明
国别省市：四川;51