便捷压裂设计方法技术

本发明专利技术涉及一种便捷压裂设计方法，属于油田开采技术领域。本发明专利技术所述的一种便捷压裂设计方法，包括以下步骤：步骤S1：采用API导流室建立支撑裂缝导流能力图版；步骤S2：运用试算法确定储层支撑剂用量；步骤S3：采用支撑剂数理论模型确定压裂裂缝最优的裂缝半长及缝宽；步骤S4：确定压裂施工排量、压裂液量；步骤S5：按照现场施工携砂液的携砂能力确定携砂液用量、前置液用量；步骤S6：确定压裂车台套数。本发明专利技术以较少、较易获得的参数通过相对便捷地计算便可实现裂缝几何参数和施工参数较准确地设计与优选，提高了压裂设计的优化速度。

【技术实现步骤摘要】
便捷压裂设计方法
本专利技术涉及一种便捷压裂设计方法，属于油田开采

技术介绍
压裂设计的方法是根据储层特性，以获取经济最优、产量(增产比)最大为目标，优选裂缝几何参数，设计合理的加砂方案。数值模拟计算可以相对全面地优化裂缝集合参数和加砂方案，但需要众多参数、优化过程复杂、优化速度较慢，现场应用收到极大限制。在井泄流区面积和形状、支撑剂使用体积已知的条件下，支撑剂数法可以相对便捷、较为准确地获得压裂裂缝的最优裂缝半长和最大生产指数。但是实际应用过程中，由于裂缝渗透率为未知量，支撑剂数法在获取最优裂缝宽度存在较大难度。文献《Anoptimalfracturegeometrydesignmethodoffracturedhorizontalwellsinheterogeneoustightgasreservoirs》采用流体流动雷诺数迭代方式确定裂缝渗透率，扩展支撑剂数裂缝几何参数设计方法。但是由于流体流动雷诺数是建立在某一生产压差下产量的基础上，所求解的是特定压差下的裂缝渗透率，扩展支撑剂数法只能开展定生产压差下裂缝参数设计与优选，存在着应用局限性。文献《基于支撑剂数的压裂优化设计方法研究》、《支撑剂指数设计方法在压裂充填施工中的应用研究》，裂缝渗透率直接赋值，设计了比较支撑剂数与穿透率对应裂缝半长差异大小的裂缝参数设计优选方法。但是在裂缝参数优选过程中，由于压裂支撑剂的用量是变化的，裂缝渗透率也不是一个固定值，而是随之变化。同时对于泄流区为正方形时，支撑剂数对应的裂缝半长与穿透率对应的裂缝半长总是一致，存在着裂缝参数无法优选的问题。另外，上述文献只涉及裂缝几何参数优化，未涵盖施工排量、压裂液用量设计与优选等内容。
技术实现思路
针对现有技术存在的上述缺陷，本专利技术提出了一种便捷压裂设计方法。本专利技术所述的一种便捷压裂设计方法，包括以下步骤：步骤S1：采用API导流室建立支撑裂缝导流能力图版；步骤S2：运用试算法确定储层支撑剂用量；步骤S3：采用支撑剂数理论模型确定压裂裂缝最优的裂缝半长及裂缝宽度；步骤S4：确定压裂施工排量、压裂液量；步骤S5：按照现场施工携砂液的携砂能力确定携砂液用量、前置液用量；步骤S6：确定压裂车台套数。优选地，所述步骤S1中图版考察因素包括闭合压力、支撑剂类型、粒径以及铺砂浓度。优选地，所述步骤S2具体步骤如下：假设一个支撑剂数Np，通过支撑剂数理论模型方程获得该支撑剂数对应裂缝导流能力kfw，在地层闭合压力条件下找出满足上述裂缝导流能力条件的支撑剂类型、粒径、铺砂浓度以及支撑裂缝导流能力，判断假设的支撑剂数是否合理，分析满足条件的支撑剂数对应的压裂规模以及最大无因次生产指数，便可获得支撑剂类型、粒径及支撑剂使用量。优选地，所述判断假设的支撑剂是否合理的具体步骤为：根据满足假设支撑剂数对应的裂缝导流能力条件的支撑剂数、粒径、铺砂浓度以及支撑裂缝导流能力等数据，计算出支撑剂的使用体积和裂缝宽度，再由约束条件判断所假设的支撑剂数是否合理，若不合理则更换支撑剂数，直到满足约束条件，约束条件如下：wopt＞2～3ds(1)Vp＜Vf(2)其中，wopt为最优的缝宽，ds为支撑剂粒径，单位为mm，Vp为支撑剂使用量，Vf为最优缝宽对应的裂缝体积。优选地，所述步骤S3具体步骤为：利用支撑剂数理论模型确定压裂裂缝最优的裂缝半长、缝宽，在步骤S2基础上，再通过以下公式以及支撑剂数最优缝长和缝宽理论模型确定最优的裂缝半长及最优的缝宽：其中，Fp为图版中读取的支撑裂缝导流能力，kf为裂缝渗透率。优选地，所述步骤S4具体步骤为，确定压裂施工排量Q，并通过压裂液滤失机理和步骤S3的基础上，确定施工时间t以及压裂液用量VL；压裂施工排量Q计算公式如下所示：其中，w为裂缝宽度；hf为裂缝高度，v为泊松比，取v＝0.25，μf为压裂液粘度；E为岩石的弹性模量，xf为最优的裂缝半长；施工时间t计算公式如下所示：其中Q为压裂施工排量，C为综合滤失系数，xf为最优的裂缝半长，hf为裂缝高度；压裂液用量VL计算公式如下所示：VL＝Q*t(6)其中Q为压裂施工排量，t为施工时间；优选地，所述步骤S5具体步骤为：按照携砂液携砂能力Sp确定携砂液用量VL携，在步骤S4基础上，确定前置液用量VL前。优选地，所述步骤S6具体步骤为：在步骤S4的基础上，结合压裂总功率和单车性能，运用最大值法确定压裂车台套数n，计算公式如下所示：n＝max(n1，n2)(7)其中，mp为压裂车单车功率；q对应施工泵压条件下的压裂车单车排量；Q为施工总排量，压裂所需总功率Mp。本专利技术的有益效果是：本专利技术所述的便捷压裂设计方法，只需要储层泄流区面积、形状、厚度、深度、渗透率、弹性模量、泊松比、闭合压力梯度、破裂压力梯度、油层压力、流体压缩系数、管柱尺寸、射孔参数、压裂车参数、压裂液性能等较少且较易获得的参数便可方便快捷地确定储层支撑剂用量、压裂裂缝最优的裂缝半长、压裂裂缝最优的缝宽、压裂施工排量Q、压裂液用量、压裂车台数，不仅方便现场应用，同时计算的结果也可以为相对更全面的数值模拟压裂设计方法提供数据基础，提高其优化速度。附图说明图1是本专利技术的流程框图。图2是确定储层支撑剂用量的流程框图。图3是常用支撑剂导流能力图版的示意图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，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，都属于本专利技术保护的范围。实施例1：如图1至图3所示，本专利技术所述的便捷压裂设计方法，具体包括以下步骤：步骤S1：采用API导流室建立支撑裂缝导流能力图版，图版考察因素包括闭合压力、支撑剂类型、粒径、铺砂浓度等因素。步骤S2：运用试算法确定储层支撑剂用量。具体步骤如下：假设一个支撑剂数Np，单位为无量纲，适当转换支撑剂数理论模型方程，公式如下：其中，kfw为支撑裂缝导流能力，Np为支撑剂数，Af为裂缝面积，Vr为储层体积，k为储层渗透率；由上述公式(1)获得该支撑剂数对应的裂缝导流能力，在所述步骤一的基础上，在地层闭合压力条件下找出满足上述支撑裂缝导流能力条件的支撑剂类型、粒径、铺砂浓度Cs以及支撑裂缝导流能力Fp。在堆积体积测试数据基础上，根据公式(2)、(3)，初步计算出支撑剂的使用体积和最优裂缝宽度，再由约束条件判断所假设的支撑剂数Np是否合理，若不合理则更换支撑剂数Np进行判定，直至满足约束条件，约束条件公式如下所示：wopt＞2～3ds(4)Vp＜Vf本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种便捷压裂设计方法，其特征在于，包括以下步骤：/n步骤S1：采用API导流室建立支撑裂缝导流能力图版；/n步骤S2：运用试算法确定储层支撑剂用量；/n步骤S3：采用支撑剂数理论模型确定压裂裂缝最优的裂缝半长及裂缝宽度；/n步骤S4：确定压裂施工排量、压裂液量；/n步骤S5：按照现场施工携砂液的携砂能力确定携砂液用量、前置液用量；/n步骤S6：确定压裂车台套数。/n

【技术特征摘要】
1.一种便捷压裂设计方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S1：采用API导流室建立支撑裂缝导流能力图版；
步骤S2：运用试算法确定储层支撑剂用量；
步骤S3：采用支撑剂数理论模型确定压裂裂缝最优的裂缝半长及裂缝宽度；
步骤S4：确定压裂施工排量、压裂液量；
步骤S5：按照现场施工携砂液的携砂能力确定携砂液用量、前置液用量；
步骤S6：确定压裂车台套数。


2.根据权利要求1所述的便捷压裂设计方法，其特征在于，所述步骤S1中图版考察因素包括闭合压力、支撑剂类型、粒径以及铺砂浓度。


3.根据权利要求1所述的便捷压裂设计方法，其特征在于，所述步骤S2具体步骤如下：
假设一个支撑剂数Np，通过支撑剂数理论模型方程获得该支撑剂数对应裂缝导流能力kfw，在地层闭合压力条件下找出满足上述裂缝导流能力条件的支撑剂类型、粒径、铺砂浓度以及支撑裂缝导流能力，判断假设的支撑剂数是否合理，分析满足条件的支撑剂数对应的压裂规模以及最大无因次生产指数，便可获得支撑剂类型、粒径及支撑剂使用量。


4.根据权利要求3所述的便捷压裂设计方法，其特征在于，所述判断假设的支撑剂是否合理的具体步骤为：
根据满足假设支撑剂数对应的裂缝导流能力条件的支撑剂数、粒径、铺砂浓度以及支撑裂缝导流能力等数据，计算出支撑剂的使用体积和裂缝宽度，再由约束条件判断所假设的支撑剂数是否合理，若不合理则更换支撑剂数，直到满足约束条件，约束条件如下：
wopt＞2～3ds(1)
Vp＜Vf(2)
其中，wopt为最优的缝宽，ds为支撑剂粒径，Vp为支撑剂使用量，Vf为最优缝宽对应的裂缝体积。


...

【专利技术属性】
技术研发人员：战永平，付春丽，罗明良，刘同浩，吴金博，黄一格，
申请(专利权)人：中国石油大学华东，
类型：发明
国别省市：山东;37