一种水平井分段压裂技术施工方案优化设计方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种水平井分段压裂技术施工方案优化设计方法及系统，方法包括如下过程：将需要进行优化设计的目标储层不同施工方案的储层基本参数分别作为已预训练好的储层水平井分段压裂产量预测模型的输入层数据，得到目标储层压裂之后不同施工方案的单井预设时间内的累积产气量；将所述累积产气量作为储层压裂经济效益计算模型的输入，得到不同施工方案下的经济效益；筛选出单井预设时间内累计产量最高、压裂施工成本最低以及压裂经济效益最高的施工方案；在施工时，各施工方案对应的裂缝参数分别作各施工方案的施工参数，实现水平井分段压裂技术施工方案优化设计。利用本发明专利技术方案可指导现场压裂施工可以保障非常规储层的经济高效开发。层的经济高效开发。层的经济高效开发。

【技术实现步骤摘要】
一种水平井分段压裂技术施工方案优化设计方法及系统


[0001]本专利技术涉及油气田开发领域，特别涉及一种水平井分段压裂技术施工方案优化设计方法及系统，用于水平井分段压裂过程中对压裂裂缝参数优化设计，指导油田现场水力压裂施工设计。

技术介绍

[0002]页岩气、致密砂岩气等非常规油气资源，储量丰富、勘探前景广阔，但由于具有低孔低渗、储层非均质性强等特性导致其开发困难，常规勘探技术和开采手段已经不能满足该类油气藏的开发需求。水平井分段压裂技术可以增加井筒与储层的接触面积，改善储层渗透率，从而提高水平井产能，是推动非常规油气储层高效开发的关键技术。大量现场数据表明，裂缝数目、裂缝间距、裂缝缝长、裂缝导流能力以及水平井段长度等裂缝参数对水平井分段压裂增产效果有着不同程度的影响，通过研究水平井压裂裂缝参数能够有效改善水平井分段压裂技术的增产效果，这对非常规油气储层压裂施工和经济生产具有指导意义。然而，当前普遍的压裂裂缝参数优化方式主要以单井产能为目标函数，这会导致目标函数随裂缝参数线性增长而无法确定最优值，并且该方式未能综合考虑压裂裂缝参数与施工成本之间的关系，调整压裂裂缝参数会大大提高开采成本，使得非常规储层无法经济开发。因此，如何提升水平井分段压裂施工增产效果，建立经济高效开发方案，是制约页岩气、致密砂岩气等非常规油气资源大规模有效开发的重大挑战。

技术实现思路

[0003]为解决现有技术存在的问题，本专利技术的目的在于提供一种水平井分段压裂技术施工方案优化设计方法及系统，保障非常规油气储层(如页岩储层、致密砂岩储层)经济高效开发。
[0004]本专利技术采用的技术方案如下：
[0005]一种水平井分段压裂技术施工方案优化设计方法，包括如下过程：
[0006]将需要进行优化设计的目标储层不同施工方案的储层参数和裂缝参数分别作为已预训练好的储层水平井分段压裂产量预测模型的输入层数据，计算得到目标储层压裂之后不同施工方案的单井预设时间内的累积产气量，所述目标储层为包括页岩储层或致密砂岩储层；
[0007]将所述不同施工方案的单井预设时间内的累积产气量及对应裂缝参数作为储层压裂经济效益计算模型的输入，计算得到不同施工方案下的经济效益；
[0008]根据不同施工方案下的经济效益，筛选出单井预设时间内累计产量最高的施工方案、压裂施工成本最低的施工方案以及压裂经济效益最高的施工方案；在施工时，以单井预设时间内累计产量最高的施工方案对应的裂缝参数作为该施工方案的施工参数，以单井预设时间内压裂施工成本最低的施工方案对应的裂缝参数作为该施工方案的施工参数，以单井预设时间内压裂经济效益最高的施工方案对应的裂缝参数作为该施工方案的施工参数，
实现水平井分段压裂技术施工方案优化设计。
[0009]优选的：储层水平井分段压裂产量预测模型的训练包括如下过程：
[0010]设定wellwhiz数值模拟软件中的储层参数和裂缝参数，计算得到压裂之后单井预设时间内的累积产气量；
[0011]将所述储层参数和裂缝参数作为已预建立的储层的BP神经网络模型的输入层参数，将所述压裂之后单井预设时间内的累积产气量作为已预建立的储层的BP神经网络模型的输出层参数，对已预建立的储层的BP神经网络模型进行训练，得到训练好的储层水平井分段压裂产量预测模型。
[0012]优选的，储层水平井分段压裂产量预测模型训练时：
[0013]对于页岩储层，学习参数设置范围为：学习速率0.03～0.06；期望误差0.01～0.05；迭代步长4000～8000；隐含层节点数5～14；
[0014]利用MATLAB函数traingda作为训练函数；在训练样本数据中随机选择若干组数据作为检验样本，其余数据作为训练样本；利用MATLAB函数corrcoef检验样本的预测结果与真实结果的相似度，通过调整学习参数以提高相似度，当相似度不小于0.97时模型满足精度要求，得到训练好的储层水平井分段压裂产量预测模型。
[0015]优选的，储层水平井分段压裂产量预测模型训练时：
[0016]对于致密砂岩储层，学习参数设置范围为：学习速率0.01～0.05；期望误差0.01～0.03；迭代步长3000～5000；隐含层节点数10～15；
[0017]利用MATLAB函数trainlm作为训练函数，在训练样本数据中随机选择若干组数据作为检验样本，其余数据作为训练样本；利用MATLAB函数corrcoef检验样本的预测结果与真实结果的相似度，通过调整学习参数以提高相似度，当相似度不小于0.98时模型满足精度要求。
[0018]优选的：所述储层参数包括地层压力、目的层有效厚度、气藏深度、孔隙度、渗透率以及含气饱和度；
[0019]所述裂缝参数包括裂缝数目、裂缝半缝长、裂缝间距、裂缝导流能力和水平井段长度。
[0020]优选的，对于页岩储层，地层压力范围为25MPa～55MPa，目的层有效厚度范围为18m～42m，气藏深度范围为600m～3300m，孔隙度范围为1.2％～8.5％，渗透率范围为0.0001mD～1mD，含气饱和度范围为11％～58％，裂缝数目范围为6条～17条，裂缝半缝长范围为80m～160m，裂缝间距范围为60m～140m，裂缝导流能力范围为5μm2cm～30μm2cm，水平井段长度范围为800m～2000m。
[0021]优选的，对于致密砂岩储层，地层压力范围为23MPa～46MPa，目的层有效厚度范围为15m～39m，气藏深度范围为1600m～4000m，孔隙度范围为2.8％～9.6％，渗透率范围为0.006mD～5mD，含气饱和度范围为14％～62％，裂缝数目范围为4条～16条，裂缝半缝长范围为80m～140m，裂缝间距范围为70m～160m，裂缝导流能力范围为5μm2·
cm～25μm2·
cm，水平井段长度范围为1000m～2500m。
[0022]优选的，将需要进行优化设计的目标储层不同施工方案的储层参数和裂缝参数分别作为已预训练好的储层水平井分段压裂产量预测模型的输入层数据时，
[0023]将裂缝数目、裂缝半缝长、裂缝间距、裂缝导流能力和水平井段长度这五项裂缝参
数分别对应的水平因子a、b、c、d、e与六项储层参数进行随机组合生成一(a
×
b
×
c
×
d
×
e)行、11列的矩阵，将该矩阵作为所述输入层数据集。
[0024]优选的，所述储层压裂经济效益计算模型如下：
[0025]Y＝Q
×
P
×
f
‑
[m
×
FC+n
×
(ax1+bx2+c)+0.01l
×
C
F
][0026]式中，Y为压裂经济效益；Q为单井累计产气量，104m3；P为每万方天然气单价，万元/104m3；f为天然气商品率，％；m为投资风险常数，页岩储层取本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种水平井分段压裂技术施工方案优化设计方法，其特征在于，包括如下过程：将需要进行优化设计的目标储层不同施工方案的储层参数和裂缝参数分别作为已预训练好的储层水平井分段压裂产量预测模型的输入层数据，计算得到目标储层压裂之后不同施工方案的单井预设时间内的累积产气量，所述目标储层为包括页岩储层或致密砂岩储层；将所述不同施工方案的单井预设时间内的累积产气量及对应裂缝参数作为储层压裂经济效益计算模型的输入，计算得到不同施工方案下的经济效益；根据不同施工方案下的经济效益，筛选出单井预设时间内累计产量最高的施工方案、压裂施工成本最低的施工方案以及压裂经济效益最高的施工方案；在施工时，以单井预设时间内累计产量最高的施工方案对应的裂缝参数作为该施工方案的施工参数，以单井预设时间内压裂施工成本最低的施工方案对应的裂缝参数作为该施工方案的施工参数，以单井预设时间内压裂经济效益最高的施工方案对应的裂缝参数作为该施工方案的施工参数，实现水平井分段压裂技术施工方案优化设计。2.根据权利要求1所述的一种水平井分段压裂技术施工方案优化设计方法，其特征在于：储层水平井分段压裂产量预测模型的训练包括如下过程：设定wellwhiz数值模拟软件中的储层参数和裂缝参数，计算得到压裂之后单井预设时间内的累积产气量；将所述储层参数和裂缝参数作为已预建立的储层的BP神经网络模型的输入层参数，将所述压裂之后单井预设时间内的累积产气量作为已预建立的储层的BP神经网络模型的输出层参数，对已预建立的储层的BP神经网络模型进行训练，得到训练好的储层水平井分段压裂产量预测模型。3.根据权利要求2所述的一种水平井分段压裂技术施工方案优化设计方法，其特征在于，储层水平井分段压裂产量预测模型训练时：对于页岩储层，学习参数设置范围为：学习速率0.03～0.06；期望误差0.01～0.05；迭代步长4000～8000；隐含层节点数5～14；利用MATLAB函数traingda作为训练函数；在训练样本数据中随机选择若干组数据作为检验样本，其余数据作为训练样本；利用MATLAB函数corrcoef检验样本的预测结果与真实结果的相似度，通过调整学习参数以提高相似度，当相似度不小于0.97时模型满足精度要求，得到训练好的储层水平井分段压裂产量预测模型。4.根据权利要求2所述的一种水平井分段压裂技术施工方案优化设计方法，其特征在于，储层水平井分段压裂产量预测模型训练时：对于致密砂岩储层，学习参数设置范围为：学习速率0.01～0.05；期望误差0.01～0.03；迭代步长3000～5000；隐含层节点数10～15；利用MATLAB函数trainlm作为训练函数，在训练样本数据中随机选择若干组数据作为检验样本，其余数据作为训练样本；利用MATLAB函数corrcoef检验样本的预测结果与真实结果的相似度，通过调整学习参数以提高相似度，当相似度不小于0.98时模型满足精度要求。5.根据权利要求1所述的一种水平井分段压裂技术施工方案优化设计方法，其特征在
于：所述储层参数包括地层压力、目的层有效厚度、气藏深度、孔隙度、渗透率以及含气饱和度；所述裂缝参数包括裂缝数目、裂缝半缝长、裂缝间距、裂缝导流能力和水平井段长度。6.根据权利要求5所述的一种水平井分段压裂技术施工方案优化设计方法，其特征在于，对于页岩储层，地层压力范围为25MPa～55MPa，目的层有效厚度范围为18m～42m，气藏深度范围为600m～3300m，孔隙度范围为1.2％～8.5％，渗透率范围为0.0001mD～1mD，含气饱和度范围为11％～58％，裂缝数目范围为6条～17条，裂缝...

【专利技术属性】
技术研发人员：周德胜，接叶楠，王海洋，严乐，王小香，邹易，
申请(专利权)人：西安石油大学，
类型：发明
国别省市：