一种利用压裂施工停泵压力数据获得裂缝高度方法技术

本发明专利技术公开了一种利用压裂施工停泵压力数据获得裂缝高度方法，涉及油藏工程技术领域。本发明专利技术包括根据压裂施工期间注入的压裂液量，建立压裂液在地层中渗流模型；根据所述渗流模型，获得停泵后井底压力解，生成停泵压力拟合图版；利用停泵压力拟合图版与实测的压裂停泵压力数据进行拟合，获得裂缝半长、压裂区域的渗透率等油藏参数；联合液体状态方程及达西定律，使用拟合得到的裂缝半长、压裂区域的渗透率参数，计算裂缝高度。本发明专利技术为油田致密油气、页岩气及煤层气的开发提供了技术支撑；具有成本低，拟合后的解释结果可直接给出裂缝半长、渗透率等参数，可直接计算单井产能。

【技术实现步骤摘要】
一种利用压裂施工停泵压力数据获得裂缝高度方法
本专利技术属于油藏工程
，特别是涉及一种利用压裂施工停泵压力数据获得裂缝高度方法。
技术介绍
水力压裂已是油气田开发的一个重要的措施，尤其是美国页岩气革命后，大规模体积压裂已成为页岩油气、致密油气等非常规油气开发必不可少储层改造措施。由于大规模压裂需要数万方液和数千吨砂，每口井压裂成本数千万甚至高达亿元人民币，对压裂的效果进行评价可以获得裂缝高度，有助于制定油气开发制度，实现油气的高效与经济开发。压裂监测主要技术有：倾斜测量、井温测量、放射性测量、电位法等压裂监测技术，都具有其自身的局限性，不能完全监测裂缝的长度、高度、宽度、方位角，微地震监测技术虽然能解决上述问题，但成本较高、施工复杂、精度也受到质疑，但目前常用的压后评价技术仍然是微地震监测技术。微地震裂缝监测的原理是：压裂时，由于地层压力的升高，根据摩尔-库伦准则，沿着压力升高区边缘会发生微地震。在水力压裂过程中，地层破裂(或裂缝延伸扩张)产生微地震波，微地震波在地层中以球面波的形式向四周传播，监测这些微震，确定震源位置，就可以确定裂缝轮廓。微地震监测分为地面监测和井中监测两种方式。地面监测就是在监测目标区域(比如压裂井)周围的地面上，布置若干接收点进行微地震监测。井中监测就是在监测目标区域周围临近的一口或几口井中布置接收排列，进行微地震监测。由于地层吸收、传播路径复杂化等原因；与井中监测相比，地面监测所得到的资料存在微震事件少、信噪比低、反演可靠性差等缺点。微地震监测主要包括数据采集、数据处理(震源成像)和精细反演等几个关键步骤。通过在井中或地面布置检波器排列接收生产活动所产生或诱导的微小地震事件；并通过对这些事件的反演求取微地震震源位置等参数；最后，通过这些参数对生产活动进行监控或指导。从微地震原理及对裂缝监测方式可知：无论在地面还是井中监测，都需要布置大量的硬件设备，获得数据后还要进一步处理，最后通过精细反演进行压裂监测。所以微地震监测投入大(一个约20段的水平井多段压裂微地震监测费用400多万)、施工复杂，监测的参数也只有裂缝高度、长度及裂缝方位。与油气产能有关的参数如渗透率、裂缝导流系数等也无法给出。本专利技术提供一种利用压裂施工停泵压力数据获得裂缝高度方法，根据流体传导特点，直接使用压裂施工数据(如排量、加砂比等)及停泵压力数据反演裂缝半长、渗透率等参数，将流体状态方程与达西定律相结合，得到裂缝高度。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种利用压裂施工停泵压力数据获得裂缝高度方法，通过，解决了现有的问题。为解决上述技术问题，本专利技术是通过以下技术方案实现的：本专利技术为一种利用压裂施工停泵压力数据获得裂缝高度方法，本方法能够针对压裂液短时间内大量进入地层时产生裂缝，导致裂缝周围的压力远高于地层原始压力，见图1；停泵后压裂液向地层内部扩散产生渗流，导致井底压力随时间不断降低，见图2。压裂液具有压缩性，漏失到地层的压裂液体积量，就是井筒与裂缝中压裂液由于压力降低膨胀出来的液体量。依据这个理论，通过停泵压力数据反演获得裂缝及地层参数，再由上述理论计算裂缝高度。包括如下步骤：步骤1：根据压裂施工期间注入的压裂液量，建立压裂液在地层中渗流模型；步骤2：根据所述渗流模型，获得停泵后井底压力解，生成停泵压力拟合图版；步骤3：利用所述停泵压力拟合图版与实测的压裂停泵压力数据进行拟合，获得裂缝半长、压裂区域的渗透率等油藏参数；步骤4：联合液体状态方程及达西定律，使用拟合得到的裂缝半长、压裂区域的渗透率参数，计算裂缝高度。优选地，步骤二具体包括如下过程：步骤2.1：利用注入质量为m流体后流体密度满足的方程，求解无限大地层中压力分布解：步骤2.2：利用表达式沿裂缝方向进行积分，得到所述真实空间井底压力解：其中，pi原始地层压力(MPa)；ρi为流体初始密度(kg/m3)；χ＝k/(φμCt)为导压系数(m2/s)；k为地层渗透率(um2)；μ流体粘度(mpa.s)；φ为地层孔隙度；Ct地层综合压缩系数(1/Mpa)；V注入量(m3)；h地层有效厚度(m)；具体的推导过程如下：裂缝井的渗流模型为：对无限大平面的微可压缩流体的渗流，密度ρ与压力p之间是线性关系，因此密度ρ也满足扩散方程。若t＝τ时刻在点M'(ξ,ζ)处注入质量为δm的流体，则密ρ所满足的方程及其定解条件为：ρ(x→±∞,y→±∞,t)＝ρi(2)；令Δρ(x,y,t)＝ρi-ρ(x,y,t)，并对Δρ(x,y,t)做空间坐标(x,y)的Fourier变换如下：根据边界条件(3)及Fourier变换性质，Fourier变换后方程如下：很明显，常微分方程(5)的解为：对方程(7)做Fourier逆变换，于是实空间上的解Δρ(x,y,t)可表示成：而积分将(9)式代入方程(8)，最后得到ρ(x,y,t)的表达式：其中，A为是待定常数，它与δm有关；下面确定方程(10)中的常数A；设r2＝(x-ξ)2+(y-ζ)2，在t＞τ任意时刻，单位厚度的多孔介质中，流体质量增量δm为：令u＝r2/[14.4χ(t-τ)]，则rdr＝7.2χ(t-τ)du，于是方程(11)可写成：所以A＝δm/φ(13)；将式(13)代入方程(12)得到：根据状态方程、体积流量δv和质量流量δm之间的关系(δm＝ρiδv)，压力在底层总的分布的表达式为：对于垂直裂缝井，假设沿裂缝方向为x轴，见图3，且注入时刻τ＝0，注入量为V,这样方程(15)中ζ＝0，且δv＝V/2xfh。通过对方程(15)沿x轴积分，得到垂直裂缝井的压力分布：通过定义无因次参数，可以得到无因次压力表达式：其中，无因次压力P(xD,yD,tD)＝172.8π[p(x,y,t)-pi]Ct；无因次时间其中，xf为裂缝半长，单位：m；无量纲注入量无因次距离xD＝x/xf；yD＝y/xf；为误差函数；地层无量纲压力表达式(17)中，取xD＝0和yD＝0，可以得到垂直裂缝井瞬时注入时的无量纲井底压力表达式；步骤2.3：将井筒存储及表皮考虑在内，获取真实空间井底压力解PD(tD)；具体的，由于井筒及裂缝中的流体都是高压状态，需要考虑井筒存储系数，同时在压裂中由于有大量的支撑剂，势必导致裂缝壁面的污染，也需要考虑表皮。考虑井筒存储及表皮的方程分别为：将方程(19)和方程(20)代入方程(18)，最后得到考虑井筒存储及表皮的井底压力PD(tD)；其中，为无量纲井筒存储常数；S表皮系数，无量纲；PD为方程(18)的表达式；<本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种利用压裂施工停泵压力数据获得裂缝高度方法，其特征在于，包括如下步骤：/n步骤1：根据压裂施工期间注入的压裂液量，建立压裂液在地层中渗流模型；/n步骤2：根据所述渗流模型，获得停泵后井底压力解，生成停泵压力拟合图版；/n步骤3：利用所述停泵压力拟合图版与实测的压裂停泵压力数据进行拟合，获得裂缝半长、压裂区域的渗透率等油藏参数；/n步骤4：联合液体状态方程及达西定律，使用拟合得到的裂缝半长、压裂区域的渗透率参数，计算裂缝高度。/n

【技术特征摘要】
1.一种利用压裂施工停泵压力数据获得裂缝高度方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1：根据压裂施工期间注入的压裂液量，建立压裂液在地层中渗流模型；
步骤2：根据所述渗流模型，获得停泵后井底压力解，生成停泵压力拟合图版；
步骤3：利用所述停泵压力拟合图版与实测的压裂停泵压力数据进行拟合，获得裂缝半长、压裂区域的渗透率等油藏参数；
步骤4：联合液体状态方程及达西定律，使用拟合得到的裂缝半长、压裂区域的渗透率参数，计算裂缝高度。


2.根据权利要求1所述的一种利用压裂施工停泵压力数据获得裂缝高度方法，其特征在于，步骤二具体包括如下过程：
步骤2.1：利用注入质量为m流体后流体密度满足的方程，求解无限大地层中压力分布解：



步骤2.2：利用表达式沿裂缝方向进行积分，得到所述真实空间井底压力解：



其中，pi原始地层压力(MPa)...

【专利技术属性】
技术研发人员：卢志炜，
申请(专利权)人：合肥辰工科技有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽;34