一种多级投球优化方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种多级投球优化方法及装置，属于油气储层压裂改造领域。本发明专利技术方法首先通过实验获得射孔孔眼直径变化曲线图版和射孔孔眼摩阻变化曲线图版，然后利用射孔孔眼直径变化曲线图版和射孔孔眼摩阻变化曲线图版获得优化的投球级数、投球个数以及暂堵球直径。本发明专利技术可以有效解决投球暂堵压裂时暂堵级数、投球数以及暂堵球直径优化方法欠缺的问题，有助于提高投球暂堵压裂的效果。有助于提高投球暂堵压裂的效果。有助于提高投球暂堵压裂的效果。

【技术实现步骤摘要】
一种多级投球优化方法及装置


[0001]本专利技术属于油气储层压裂改造领域，具体涉及一种多级投球优化方法及装置。

技术介绍

[0002]页岩气水平井压裂过程中常用投球方法封堵炮眼来促进均衡改造，同时增大改造体积。目前投球级数及暂堵球直径大小的优化基本依靠经验判断，缺乏相应的优化方法。
[0003]中国专利公开文献CN202010498554.4公开了一种页岩气水平井投球暂堵转向压裂的优化方法，属于油气田水力压裂
，其包含以下步骤：(1)对暂堵球在井筒中运移时的受力进行分析；(2)根据力学平衡原理，建立暂堵球在井筒中的运移速度公式；(3)定义暂堵球坐封因子为拖曳力与惯性力的比值；(4)根据现场施工数据计算暂堵球坐封因子，研究现场条件下投球暂堵转向施工可行性。当步骤(4)计算的暂堵球坐封因子远大于1时，还包括步骤(5)：(5)计算暂堵球数量：根据计算的暂堵球数量，优化暂堵球施工参数，该专利技术可以用来进行页岩气水平井投球暂堵转向压裂施工参数优化设计，研究影响暂堵球封堵效果的因素，计算不同施工条件下暂堵球使用数量，为现场施工决策提供理论指导。但是该专利公开文献中没有考虑压裂过程中射孔孔眼直径的变化，仅对暂堵球数量进行优化，并未涉及暂堵球直径优化方法。此外，未提出压裂过程中多次投球次数的优化方法。
[0004]在中国公开文献“页岩气水平井段内多簇压裂暂堵技术的数值模拟研究及先导实验”(《天然气工业》2021年3月)中，为了给页岩气水平井压裂工艺参数优化提供技术支撑，基于数值模拟的方法优化了“单段5簇射孔+投球暂堵转向”工艺的相关参数，并在昭通国家级页岩气示范区YS112HX
‑
1水平井开展了“段内多簇+暂堵转向”先导性试验；最后，结合微地震监测、微形变监测以及压力恢复试井分析等技术进行了压后综合评价。研究结果表明：
①
投球时机为注入压裂液量为900m3时对应的时间，投球数量为所需封堵孔眼数的1.0～1.2倍，暂堵球直径不小于13.5mm；
②
微地震、测斜仪和试井结果一致，单段5簇射孔+投球暂堵转向压裂对比常规3簇射孔压裂裂缝复杂度要更好，虽然HX
‑
1井基质区渗透率较低，但高渗区渗透率更高，改造效果更好；
③
试井解释HX
‑
1井裂缝半长不超过100m，与数值模拟的裂缝半长存在着一定的误差，试井结果可以反过来对数值模拟参数进行优化；
④
采用“段内多簇+暂堵转向”技术的HX
‑
1井压后返排具有见气时间早、井口压力大、日产气量高的特点，结论认为，该研究及试验成果对于页岩气水平井压裂工艺参数优化具有指导意义。
[0005]在中国公开文献“页岩气水平井压裂施工中暂堵球封堵效果研究”(《钻采工艺》2020年11月)中，通过研究暂堵球在井筒与炮眼附近的受力情况及封堵前后压力变化情况，建立了暂堵球运动方程，提出了评价暂堵球坐封效果的三个指标，根据现场压裂数据，进行了模型可行性研究，分析了一口页岩气水平井压裂施工中暂堵球的封堵效果。研究发现，本模型可以用于暂堵球封堵效果评价；涪陵页岩气水平井压裂中暂堵球有效利用率超过50％的段数占72.73％，暂堵球坐封效率在0.25
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0.59之间，有效封堵了进液炮眼，实现了转向压裂的目的；二级压裂施工一次投球有效利用率较高，三级压裂施工两次投球有效利用率较低，压裂施工中推荐选用二级压裂一次投球方式进行。
[0006]在中国公开文献“非均匀应力场影响下的裂缝扩展模拟及投球暂堵优化”(《天然气工业》2020年3月)中，基于边界元方法建立了水平井“井筒—孔眼—裂缝扩展”全耦合模型，提出了暂堵球分配的计算方法，进而模拟在初始非均匀应力场条件下进行段内暂堵转向时暂堵球的投球数量、投球时机、投球次数及其对多簇裂缝扩展的影响。研究结果表明：
①
压裂过程中，射孔孔眼摩阻的限流作用会平衡诱导应力干扰带来的进液量差异，使得各簇裂缝中流体流动受到的阻力差距缩小；
②
当考虑初始应力场非均匀分布的影响后，各簇裂缝进液量发生明显的变化，高应力区域甚至出现不进液的无效射孔簇，而实施投球后，无效射孔簇会产生新的裂缝；
③
当初始最小水平主应力差(Δσh)超过3MPa时，在施工中期适当增加投球数量(大于单段总射孔数的一半)，或者在中前期进行投球暂堵(包括在中前期分批次投球)，有利于降低各簇裂缝的非均匀扩展程度；
④
当初始Δσh低于2MPa时，应减少投球数量或在施工中后期投球，否则会加剧各簇裂缝的非均匀扩展。
[0007]中国公开文献“水平井投球分段压裂技术及现场应用”(《石油钻采工艺》2009年12月)针对已大段射孔、无法下井下工具的水平井，提出了水平井投球分段压裂技术。采用系统优化设计方法，在裂缝类型预测、储层地质精细划分、裂缝参数优化、压裂材料优选、投球批次及数量优化和施工压力预测等技术基础上形成了投球分段压裂整体技术，不需要特殊的井下工具。
[0008]上述4个公开文献主要研究了投球时机、暂堵球直径大小、暂堵球分配方法及暂堵球封堵效果评价方法，但是并未实现压裂施工可投球级数、暂堵球个数及暂堵球直径的优化。

技术实现思路

[0009]本专利技术的目的在于解决上述现有技术中存在的难题，提供一种多级投球优化方法及装置，对水平井压裂时多级投球方法进行优化，解决投球暂堵压裂时投球级数、暂堵球颗粒直径大小缺乏优化方法的问题。
[0010]本专利技术是通过以下技术方案实现的：
[0011]本专利技术的第一个方面，提供了一种多级投球优化方法，所述方法首先通过实验获得射孔孔眼直径变化曲线图版和射孔孔眼摩阻变化曲线图版，然后利用射孔孔眼直径变化曲线图版和射孔孔眼摩阻变化曲线图版获得优化的投球级数、投球个数以及暂堵球直径。
[0012]本专利技术的进一步改进在于，所述方法包括：
[0013](1)开展不同砂比、排量及支撑剂粒径下的射孔孔眼冲蚀实验，获得射孔孔眼直径变化曲线图版；
[0014](2)开展不同孔数、孔径及排量下的孔眼摩阻测试实验，获得射孔孔眼摩阻变化曲线图版；
[0015](3)确定投球级数及投球个数；
[0016](4)确定暂堵球直径。
[0017]所述步骤(1)的操作包括：
[0018]开展不同砂比、排量及支撑剂粒径下的射孔孔眼冲蚀实验，得到各个离散的数据点；
[0019]以时间为横坐标，以射孔孔眼直径为纵坐标绘制图版；
[0020]对离散的数据点进行拟合得到对应不同砂比、排量及支撑剂粒径下的射孔孔眼直径随时间变化的多条曲线，即得到射孔孔眼直径变化曲线图版。
[0021]本专利技术的进一步改进在于，所述步骤(2)的操作包括：
[0022]开展不同孔数、孔径及排量下孔眼摩阻测试实验，得到各个离散的数据点；
[0023]以孔数作为横坐标，以孔眼摩阻作为纵坐标绘制图版；
[0024]对离散本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多级投球优化方法，其特征在于：所述方法首先通过实验获得射孔孔眼直径变化曲线图版和射孔孔眼摩阻变化曲线图版，然后利用射孔孔眼直径变化曲线图版和射孔孔眼摩阻变化曲线图版获得优化的投球级数、投球个数以及暂堵球直径。2.根据权利要求1所述的多级投球优化方法，其特征在于：所述方法包括：(1)开展不同砂比、排量及支撑剂粒径下的射孔孔眼冲蚀实验，获得射孔孔眼直径变化曲线图版；(2)开展不同孔数、孔径及排量下的孔眼摩阻测试实验，获得射孔孔眼摩阻变化曲线图版；(3)确定投球级数及投球个数；(4)确定暂堵球直径。3.根据权利要求2所述的多级投球优化方法，其特征在于：所述步骤(1)的操作包括：开展不同砂比、排量及支撑剂粒径下的射孔孔眼冲蚀实验，得到各个离散的数据点；以时间为横坐标，以射孔孔眼直径为纵坐标绘制图版；对离散的数据点进行拟合得到对应不同砂比、排量及支撑剂粒径下的射孔孔眼直径随时间变化的多条曲线，即得到射孔孔眼直径变化曲线图版。4.根据权利要求2所述的多级投球优化方法，其特征在于：所述步骤(2)的操作包括：开展不同孔数、孔径及排量下孔眼摩阻测试实验，得到各个离散的数据点；以孔数作为横坐标，以孔眼摩阻作为纵坐标绘制图版；对离散的数据点进行拟合得到对应不同排量及孔径下的孔眼摩阻随孔数变化的多条曲线，即得到射孔孔眼摩阻变化曲线图版。5.根据权利要求2所述的多级投球优化方法，其特征在于：所述步骤(3)的操作包括：(31)利用下式计算获得投球级数N：N＝(P
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(1)其中，P
max
、P
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是预测的或实际的施工压力数据中的最大值、最小值，p
i
是每次施工压力涨幅；(32)根据射孔孔眼摩阻变化曲线图版获取孔眼摩阻增加p
i
所需要封堵的孔数，并利用所需要封堵的孔数获得投球个数。6.根据权利要求5所述的多级投球优化方法，其特征在于：所述步骤(32)的操作包括：确定施工排量、孔径及孔数n2；在射孔孔眼摩阻变化曲线图版中找到对应该施工排量、孔径的曲线，利用孔数n2在该曲线上找到该排量、孔径及孔数下的孔眼摩阻p2；然后在该曲线上...

【专利技术属性】
技术研发人员：左罗，蒋廷学，王海涛，卞晓冰，仲冠宇，李双明，肖博，张世昆，卫然，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司石油工程技术研究院，
类型：发明
国别省市：