一种水平井段内分簇射孔缝间暂堵转向投球优化方法技术

本发明专利技术公开了一种水平井段内分簇射孔缝间暂堵转向投球优化方法，涉及油气井完井技术领域，通过建立考虑段内缝间暂堵的裂缝扩展耦合模型，设置暂堵球设计投球时机和投球数量的优化范围，经由模型求解优化范围内每组压后裂缝均匀指数，取裂缝均匀指数最高值，裂缝均匀指数最高值对应的投球时机与投球数量，作为暂堵转向投球优化结果，方法原理可靠，泛用性强，可弥补现有技术的不足，为压裂工程师的压前设计提供强有力的依据；本发明专利技术提供的一种水平井段内分簇射孔缝间暂堵转向投球优化方法，通过建立考虑段内缝间暂堵的裂缝扩展耦合模型，求解压后裂缝均匀指数，对暂堵球投球时机与投球数量进行优化，确定最优投球时机与投球数量。确定最优投球时机与投球数量。确定最优投球时机与投球数量。

【技术实现步骤摘要】
一种水平井段内分簇射孔缝间暂堵转向投球优化方法


[0001]本专利技术涉及油气井完井
，特别涉及一种水平井段内分簇射孔缝间暂堵转向投球优化方法。

技术介绍

[0002]对于复杂地层油气藏开采工程，为了保证工业油气开采的经济效益，不可避免地须采取水力压裂增产措施。对于水平井分段多簇压裂技术的实施，均匀的水力裂缝形态更有利于提高油气产量，而段内分簇射孔缝间暂堵转向技术是一种有效提高水力裂缝均匀程度的完井手段。
[0003]段内分簇射孔缝间暂堵转向技术的中心思想是将一定数量的可溶性暂堵球投入井中，将大进液量的裂缝缝口处射孔孔眼暂时封堵，迫使压裂液转向其他小进液量甚至零进液量的裂缝，平衡各条裂缝的进液量，以达到提高最终裂缝形态均匀程度的目的。要实现技术利益最大化，就需要选择合适的投球时机，往井筒中投入合适数量的暂堵球。
[0004]目前，油气藏开采工程的现场工程师在压前模拟时多运用裂缝扩展模拟软件，结合工程经验设计暂堵球投球时机与暂堵球数量，该方法依据人员经验而进行，具备极大的不确定性。且专利技术人发现业界常用的裂缝扩展模拟软件尚不具备考虑段内分簇射孔缝间暂堵转向技术的功能。现有技术仅提供了定性评价暂堵技术可行性的方法，暂堵参数的选择仍然依靠工程经验。也有技术提出通过间接手段实现裂缝扩展模拟软件与段内分簇射孔缝间暂堵转向相结合，得出一系列有关优选投球数量和投球时机的规律性认识，但是其一般适用性薄弱，不能直接被大范围的推广运用。
[0005]基于此现有的问题，本申请提供了一种水平井段内分簇射孔缝间暂堵转向投球优化方法，通过建立考虑段内缝间暂堵的裂缝扩展耦合模型，求解压后裂缝均匀指数，对暂堵球投球时机与投球数量进行优化，确定最优投球时机与投球数量。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于提供一种水平井段内分簇射孔缝间暂堵转向投球优化方法，通过建立考虑段内缝间暂堵的裂缝扩展耦合模型，求解压后裂缝均匀指数，对暂堵球投球时机与投球数量进行优化，确定最优投球时机与投球数量。
[0007]本专利技术提供了一种水平井段内分簇射孔缝间暂堵转向投球优化方法，包括以下步骤：收集目标井的信息，所述目标井的信息包括：目标井设计井段的测井信息与解释信息、目标井设计井段压裂施工指导信息、目标井设计井段射孔完井信息和预暂堵施工的暂堵球性质信息；根据目标井的信息，建立考虑段内缝间暂堵的裂缝扩展耦合模型；设置暂堵球设计投球时机和投球数量的优化范围，向考虑段内缝间暂堵的裂缝扩展耦合模型依次输入优化范围内的投球时机和投球数量，考虑段内缝间暂堵的裂缝扩展耦
合模型输出若干个组压后裂缝均匀指数；取裂缝均匀指数最高值，并将裂缝均匀指数最高值对应的投球时机与投球数量，作为暂堵转向投球优化结果。
[0008]进一步地，所述根据目标井的信息，建立考虑段内缝间暂堵的裂缝扩展耦合模型的步骤，包括：根据目标井的信息，建立裂缝扩展模拟控制方程组，所述裂缝扩展模拟控制方程组包括：法向不连续位移量方程、切向不连续位移量方程、裂缝单元物质平衡方程、缝内/缝口/井筒沿程压降方程和流量分配方程；将地层中的裂缝做位移不连续的离散单元化处理，将裂缝的测量数据输入裂缝扩展模拟控制方程组，得到控制输出结果，所述控制输出结果包括：在某时刻的各裂缝单元的法向不连续位移量、切向不连续位移量、压力、压裂液流量和各射孔簇处套管流压；在任一时刻、以任一一个总数量的裂缝离散单元为基础，，通过上一时刻裂缝扩展模拟控制方程计算出的应力场解以及控制输出结果，建立任一时刻下考虑段内缝间暂堵的裂缝扩展耦合模型。
[0009]进一步地，还包括：给所述裂缝扩展模拟控制方程组设置初始条件和边界条件；所述初始条件包括：各条裂缝长度均为0，裂缝偏转角为0
°
，在压裂扩展的模拟过程中，地层中的裂缝看作位移不连续的离散单元化处理；所述边界条件包括：各条裂缝尖端单元缝宽为0，各条裂缝尖端单元压力为裂缝壁面闭合压力，各条裂缝尖端单元流量为0，各条裂缝缝口单元流量等于该条裂缝缝口进液流量。
[0010]进一步地，还包括：所述考虑段内缝间暂堵的裂缝扩展耦合模型为耦合的裂缝扩展转向判定模型和暂堵球受力分析与坐封标准模型，耦合所述裂缝扩展转向判定模型和暂堵球受力分析与坐封标准模型的步骤为：建立裂缝扩展转向判定模型；向裂缝扩展转向判定模型输入所述裂缝扩展模拟控制方程的控制输出结果，判定裂缝扩展转向判定模型是否需要继续扩展，若判定需要继续扩展，则对应裂缝尖端增加一个新的离散单元，计算出其尖端偏转角，直至所有裂缝判定为不继续扩展为止，裂缝扩展过程模拟完毕；建立暂堵球受力分析与坐封标准模型；将裂缝扩展过程模拟结果输入暂堵球受力分析与坐封标准模型，判定暂堵球是否成功坐封于射孔孔眼，若受力达到坐封标准，则暂堵球坐封成功；完成裂缝扩展转向判定模型和暂堵球受力分析与坐封标准模型的耦合。
[0011]进一步地，还包括：判定来自射孔孔眼对暂堵球的吸引力是否大于暂堵球自身在套管中的最大惯性力，若大于，则暂堵球坐封在射孔孔眼；暂堵球坐封在射孔孔眼之后，判定孔眼对暂堵球的持球力是否大于暂堵球受到套管中压裂液流动引起的脱离力，若大于，暂堵球坐封稳固不会脱离。
[0012]进一步地，所述设置暂堵球设计投球时机和投球数量的优化范围，考虑段内缝间暂堵的裂缝扩展耦合模型求解优化范围内每组压后裂缝均匀指数的步骤，包括：设置暂堵球设计投球时机和投球数量的优化范围，在优化范围内选取一组投球时机和投球数量；根据选取的投球时机和投球数量，从开始正式压裂到选取的投球时机，裂缝扩展过程按照裂缝扩展模拟控制方程进行计算，模拟暂堵前裂缝扩展过程；根据暂堵前裂缝扩展过程在所选投球时机所输出的计算结果，求取每一个暂堵球依次在经过各射孔簇前时所受到的持球力、脱离力、吸引力和自身最大惯性力；依次判断每一个暂堵球是否达到坐封标准，根据完成坐封判定的暂堵球，重新确定目标井段射孔孔眼数量；暂堵后以新的各簇射孔孔眼数量代入裂缝扩展模拟控制方程继续计算；计算裂缝扩展模拟结束之后的裂缝体积均匀指数。
[0013]进一步地，所述根据暂堵前裂缝扩展过程在所选投球时机所输出的计算结果，求取每一个暂堵球依次在经过各射孔簇前时所受到的持球力、脱离力、吸引力和自身最大惯性力的步骤，包括：当裂缝扩展模拟计算至投球时机时，根据完井参数、压裂液性质、暂堵球性质、以及根据上一时刻的模拟过程所计算得到的各射孔簇处的进液流量，求取每一个暂堵球依次在经过各射孔簇前时所受到的持球力、脱离力、吸引力和自身最大惯性力。
[0014]进一步地，所述在到达投球时机时依次判断每一个暂堵球是否达到坐封标准，根据完成坐封判定的暂堵球，重新确定目标井段射孔孔眼数量的步骤，包括：根据第一个暂堵球依次在经过各射孔簇前时所受到的持球力、脱离力、吸引力和自身最大惯性力，判断第一个暂堵球是否达到坐封标准；若达到坐封标准，则判定该暂堵球在该射孔簇成功坐封，对应射孔簇的孔眼数减一；若未达到坐封标准，则暂堵球流向下一个射孔簇继续进行判断；若所有射孔簇均不满足坐封标准，则判定暂堵球坐封在水本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种水平井段内分簇射孔缝间暂堵转向投球优化方法，其特征在于，包括以下步骤：收集目标井的信息，所述目标井的信息包括：目标井设计井段的测井信息与解释信息、目标井设计井段压裂施工指导信息、目标井设计井段射孔完井信息和预暂堵施工的暂堵球性质信息；根据目标井的信息，建立考虑段内缝间暂堵的裂缝扩展耦合模型；设置暂堵球设计投球时机和投球数量的优化范围，向考虑段内缝间暂堵的裂缝扩展耦合模型依次输入优化范围内的投球时机和投球数量，考虑段内缝间暂堵的裂缝扩展耦合模型输出若干个组压后裂缝均匀指数；取裂缝均匀指数最高值，并将裂缝均匀指数最高值对应的投球时机与投球数量，作为暂堵转向投球优化结果。2.如权利要求1所述的一种水平井段内分簇射孔缝间暂堵转向投球优化方法，其特征在于，所述根据目标井的信息，建立考虑段内缝间暂堵的裂缝扩展耦合模型的步骤，包括：根据目标井的信息，建立裂缝扩展模拟控制方程组，所述裂缝扩展模拟控制方程组包括：法向不连续位移量方程、切向不连续位移量方程、裂缝单元物质平衡方程、缝内/缝口/井筒沿程压降方程和流量分配方程；将地层中的裂缝做位移不连续的离散单元化处理，将裂缝的测量数据输入裂缝扩展模拟控制方程组，得到控制输出结果，所述控制输出结果包括：在某时刻的各裂缝单元的法向不连续位移量、切向不连续位移量、压力、压裂液流量和各射孔簇处套管流压；在任一时刻、以任一一个总数量的裂缝离散单元为基础，通过上一时刻裂缝扩展模拟控制方程计算出的应力场解以及控制输出结果，建立任一时刻下考虑段内缝间暂堵的裂缝扩展耦合模型。3.如权利要求2所述的一种水平井段内分簇射孔缝间暂堵转向投球优化方法，其特征在于，还包括：给所述裂缝扩展模拟控制方程组设置初始条件和边界条件；所述初始条件包括：各条裂缝长度均为0，裂缝偏转角为0
°
，在压裂扩展的模拟过程中，地层中的裂缝看作位移不连续的离散单元化处理；所述边界条件包括：各条裂缝尖端单元缝宽为0，各条裂缝尖端单元压力为裂缝壁面闭合压力，各条裂缝尖端单元流量为0，各条裂缝缝口单元流量等于该条裂缝缝口进液流量。4.如权利要求2所述的一种水平井段内分簇射孔缝间暂堵转向投球优化方法，其特征在于，还包括：所述考虑段内缝间暂堵的裂缝扩展耦合模型为耦合的裂缝扩展转向判定模型和暂堵球受力分析与坐封标准模型，耦合所述裂缝扩展转向判定模型和暂堵球受力分析与坐封标准模型的步骤为：建立裂缝扩展转向判定模型；向裂缝扩展转向判定模型输入所述裂缝扩展模拟控制方程的控制输出结果，判定裂缝扩展转向判定模型是否需要继续扩展，若判定需要继续扩展，则对应裂缝尖端增加一个新的离散单元，计算出其尖端偏转角，直至所有裂缝判定为不继续扩展为止，裂缝扩展过程模拟完毕；建立暂堵球受力分析与坐封标准模型；
将裂缝扩展过程模拟结果输入暂堵球受力分析与坐封标准模型，判定暂堵球是否成功坐封于射孔孔眼，若受力达到坐封标准，则暂堵球坐封成功；完成裂缝扩展转向判定模型和暂堵球受力分析与坐封标准模型的耦合。5.如权利要求4所述的一种水平井段内分簇射孔缝间暂堵转向投球优化方法，其特征在于，还包括：判定来自射孔孔眼对暂堵球的吸引力是否大于暂堵球自身在套管中的最大惯性力，若大于，则暂堵球...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘畅，蒋贝贝，李海涛，卢宇，罗红文，李颖，
申请(专利权)人：西南石油大学，
类型：发明
国别省市：