一种脉冲循环水力压裂的泵注频率选取方法及装置制造方法及图纸

本说明书实施例提供一种脉冲循环水力压裂的泵注频率选取方法及装置。所述方法包括：对压裂液进行性能测试，获得压裂液参数；所述压裂液参数包括压裂液的密度和弹性模量；根据脉冲泵的位置确定泵注环境参数；所述泵注环境参数包括表征裂缝物理性质的裂缝参数或表征井筒物理性质的井筒参数；基于脉冲泵的输出方式，根据所述压裂液参数和泵注环境参数求取压裂井的井筒或裂缝中液柱的多阶固有频率；利用预设模型模拟泵注频率为不同阶固有频率时井筒末端或裂缝缝尖位置的脉冲压力随时间的变化情况；选取所述脉冲压力随时间的变化情况中，预设时间内脉冲压力幅值最大所对应的固有频率作为泵注频率，从而提高压裂泵注施工效率。

【技术实现步骤摘要】
一种脉冲循环水力压裂的泵注频率选取方法及装置
本说明书实施例涉及岩石水力压裂领域，特别涉及一种脉冲循环水力压裂的泵注频率选取方法及装置。
技术介绍
随着油田开发的深入，油气藏的开发难度逐渐加大，为了对油气井进行更加充分的开采，会对储层通常是指油层或气层进行压裂处理。在石油领域，压裂是指采油或采气过程中，利用水力作用，使油气层形成裂缝的一种方法，其中最常见的压裂方法是水力压裂。压裂是人为地使地层产生裂缝，改善油在地下的流动环境，使油井产量增加，对改善油井井底流动条件、减缓层间和改善油层动用状况可起到重要的作用。对于本身渗透率极低的页岩、煤岩等致密储层，对储层进行压裂形成复杂缝网来增大流体在储层中的流动能力，是其有效开发的重要手段。脉冲循环水力压裂是近些年来新提出的一种新型压裂方法，其特征是对储层施加一定频率的脉冲压力，在该脉冲压力的作用下，岩石发生疲劳损伤，进而形成复杂缝网。不同的脉冲压力频率对于同一储层的压裂效率是不同的，同一脉冲压力频率对于不同储层的压裂效率也是不同的。因此，在进行脉冲循环水力压裂之前，有必要选取一个最佳的脉冲压力频率，使得脉冲循环水力压裂的压裂效率最大化。现有的选取脉冲压力频率的方法，通常是在现场施工时，由技术人员根据经验选取。或者在施工之前，通过软件模拟不同脉冲压力频率下的压裂效率，选取模拟出的压裂效率最高对应的脉冲压力频率。这些选取脉冲压力频率的方法，并没有相应的理论依据来支持，选取的脉冲压力频率往往不是最佳的脉冲压力频率，使得脉冲循环水力压裂的压裂效率不高。<br>
技术实现思路
本说明书实施例的目的是提供一种脉冲循环水力压裂的泵注频率选取方法及装置，以提高压裂泵注施工效率。为解决上述问题，本说明书实施例提供一种脉冲循环水力压裂的泵注频率选取方法，所述方法包括：对压裂液进行性能测试，获得压裂液参数；所述压裂液参数包括压裂液的密度和弹性模量；根据脉冲泵的位置确定泵注环境参数；所述泵注环境参数包括表征裂缝物理性质的裂缝参数或表征井筒物理性质的井筒参数；基于脉冲泵的输出方式，根据所述压裂液参数和泵注环境参数求取压裂井的井筒中或裂缝中的液柱的多阶固有频率；利用预设模型模拟泵注频率为不同阶固有频率时井筒末端或裂缝缝尖位置的脉冲压力随时间的变化情况；选取所述脉冲压力随时间的变化情况中，预设时间内脉冲压力幅值最大所对应的固有频率作为泵注频率。为解决上述问题，本说明书实施例还提供一种脉冲循环水力压裂的泵注频率选取装置，所述装置包括：获得模块，用于对压裂液进行性能测试，获得压裂液参数；所述压裂液参数包括压裂液的密度和弹性模量；确定模块，用于根据脉冲泵的位置确定泵注环境参数；所述泵注环境参数包括表征裂缝物理性质的裂缝参数或表征井筒物理性质的井筒参数；求取模块，用于基于脉冲泵的输出方式，根据所述压裂液参数和泵注环境参数求取压裂井的井筒中或裂缝中的液柱的多阶固有频率；模拟模块，用于利用预设模型模拟泵注频率为不同阶固有频率时井筒末端或裂缝缝尖位置的脉冲压力随时间的变化情况；选取模块，用于选取所述脉冲压力随时间的变化情况中，预设时间内脉冲压力幅值最大所对应的固有频率作为泵注频率。由以上本说明书实施例提供的技术方案可见，本说明书实施例中，可以对压裂液进行性能测试，获得压裂液参数；所述压裂液参数包括压裂液的密度和弹性模量；根据脉冲泵的位置确定泵注环境参数；所述泵注环境参数包括表征裂缝物理性质的裂缝参数或表征井筒物理性质的井筒参数；基于脉冲泵的输出方式，根据所述压裂液参数和泵注环境参数求取压裂井的井筒中或裂缝中的液柱的多阶固有频率；利用预设模型模拟泵注频率为不同阶固有频率时井筒末端或裂缝缝尖位置的脉冲压力随时间的变化情况；选取所述脉冲压力随时间的变化情况中，预设时间内脉冲压力幅值最大所对应的固有频率作为泵注频率。本说明书实施例提供的脉冲循环水力压裂的泵注频率选取方法，以泵注频率和固有频率对脉冲压力传播的影响为理论基础，可以模拟出不同阶固有频率下压裂末端的脉冲压力随时间变化情况，选取脉冲压力幅值最大所对应的固有频率作为泵注频率，从而提高泵注频率选取的准确性，进而提高压裂泵注施工效率。附图说明为了更清楚地说明本说明书实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本说明书中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本说明书实施例不同输入频率下井筒末端压力的最大值分布图；图2为本说明书实施例一种脉冲循环水力压裂的泵注频率选取方法的流程图；图3为本说明书实施例特征线解法示意图；图4a为本说明书实施例泵注频率为一阶固定频率下井筒末端压力随时间变化情况；图4b为本说明书实施例泵注频率为二阶固定频率下井筒末端压力随时间变化情况；图4c为本说明书实施例泵注频率为三阶固定频率下井筒末端压力随时间变化情况；图4d为本说明书实施例泵注频率为四阶固定频率下井筒末端压力随时间变化情况；图4e为本说明书实施例泵注频率为五阶固定频率下井筒末端压力随时间变化情况；图4f为本说明书实施例泵注频率为六阶固定频率下井筒末端压力随时间变化情况；图5为本说明书实施例一种脉冲循环水力压裂的泵注频率选取装置的功能模块示意图。具体实施方式下面将结合本说明书实施例中的附图，对本说明书实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本说明书一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本说明书中的实施例，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，都应当属于本说明书保护的范围。在本说明书实施例中，所述脉冲循环水力压裂是一种压裂方法，其特征是对储层施加一定频率的脉冲压力，在该脉冲压力的作用下，岩石发生疲劳损伤，进而形成复杂缝网。所述泵注频率为脉冲泵提供的脉冲压力频率。现有的选取脉冲压力频率的方法，通常是在现场施工时，由技术人员根据经验选取。或者在施工之前，通过软件模拟不同脉冲压力频率下的压裂效率，选取模拟出的压裂效率最高对应的脉冲压力频率。这些选取脉冲压力频率的方法，并没有相应的理论依据来支持，选取的脉冲压力频率往往不是最佳的脉冲压力频率，使得脉冲循环水力压裂的压裂效率不高。在本说明书实施例中，脉冲循环水力压裂中，脉冲泵的位置可以放置在井口位置或放置于人工裂缝的缝口位置，即脉冲泵的位置可以是井口，也可以是裂缝口。如果放置在井口位置，即脉冲泵的位置为井口时，脉冲压力需要经过井筒传播到井筒末端位置；如果放置在人工裂缝的缝口位置，即脉冲泵的位置为裂缝口时，脉冲压力需要经过人工裂缝传播到裂缝缝尖位置。经研究发现脉冲压力在井筒和裂缝中的传播受到摩擦阻力会发生衰减，如果脉冲压力传播到井筒末端或缝尖位置衰减较少，则表明脉冲压力的传播效率较高，压裂效果也更好。考虑到如果将脉冲压力的传播效率与泵注频率和固有频率联系起来，确定泵注频率和固有频本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种脉冲循环水力压裂的泵注频率选取方法，其特征在于，所述方法包括：/n对压裂液进行性能测试，获得压裂液参数；所述压裂液参数包括压裂液的密度和弹性模量；/n根据脉冲泵的位置确定泵注环境参数；所述泵注环境参数包括表征裂缝物理性质的裂缝参数或表征井筒物理性质的井筒参数；/n基于脉冲泵的输出方式，根据所述压裂液参数和泵注环境参数求取压裂井的井筒中或裂缝中的液柱的多阶固有频率；/n利用预设模型模拟泵注频率为不同阶固有频率时井筒末端或裂缝缝尖位置的脉冲压力随时间的变化情况；/n选取所述脉冲压力随时间的变化情况中，预设时间内脉冲压力幅值最大所对应的固有频率作为泵注频率。/n

【技术特征摘要】
1.一种脉冲循环水力压裂的泵注频率选取方法，其特征在于，所述方法包括：
对压裂液进行性能测试，获得压裂液参数；所述压裂液参数包括压裂液的密度和弹性模量；
根据脉冲泵的位置确定泵注环境参数；所述泵注环境参数包括表征裂缝物理性质的裂缝参数或表征井筒物理性质的井筒参数；
基于脉冲泵的输出方式，根据所述压裂液参数和泵注环境参数求取压裂井的井筒中或裂缝中的液柱的多阶固有频率；
利用预设模型模拟泵注频率为不同阶固有频率时井筒末端或裂缝缝尖位置的脉冲压力随时间的变化情况；
选取所述脉冲压力随时间的变化情况中，预设时间内脉冲压力幅值最大所对应的固有频率作为泵注频率。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述脉冲泵的位置为裂缝口的情况下，所述泵注环境参数包括裂缝参数；所述裂缝参数包括岩石的杨氏模量、裂缝长度、裂缝直径、裂缝厚度和裂缝粗糙度中的至少一种；
相应的，所述根据脉冲泵的位置确定泵注环境参数包括：
获取压裂井的测井数据；
根据所述测井数据得到所述裂缝参数。


3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述脉冲泵的位置为井口的情况下，所述泵注环境参数包括井筒参数；所述井筒参数包括井筒材料的弹性模量、井筒长度、井筒直径、井筒厚度和井筒粗糙度中的至少一种；
相应的，所述确定当前脉冲泵的位置下的泵注环境参数包括：
获取压裂井的井身结构信息；
根据所述井身结构信息得到井筒参数。


4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述泵的输出方式包括以脉冲压力边界的方式输出和以脉冲排量边界的方式输出。


5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于脉冲泵的输出方式，根据所述压裂液参数和泵注环境参数求取压裂井的井筒中或裂缝中的液柱的多阶固有频率包括：
根据所述压裂液参数和泵注环境参数计算脉冲压力波传播速度；所述脉冲压力波传播速度根据以下公式计算得到：



其中，a表示脉冲压力波传播速度；K表示压裂液弹性模量；ρ表示压裂液密度；
在所述脉冲泵的位置为裂缝口的情况下，E表示岩石的杨氏模量，D表示裂缝直径，e表示裂缝厚度；
在所述脉冲泵的位置为...

【专利技术属性】
技术研发人员：侯亚南，彭岩，陈掌星，刘一杉，马智骁，王一博，张柯，蒋佩佳，
申请(专利权)人：中国石油大学北京，
类型：发明
国别省市：北京;11