本發(fā)明屬于石油開發(fā)領(lǐng)域，具體涉及一種砂礫巖油藏壓裂裂縫控制設(shè)計方法。
背景技術(shù)：
：目前與砂礫巖油藏壓裂裂縫控制設(shè)計方法密切相關(guān)的二個專利如下：CN101839124A發(fā)明涉及一種控制油氣田儲層壓裂裂縫延伸的方法，該方法在壓裂施工過程中，用壓裂液基液攜帶改性陶粒和固化劑，二者在進入裂縫后，在地層條件下反應(yīng)40～90分鐘形成高強度、無滲透性遮擋層；反應(yīng)時間可控，能在45～90℃儲層中應(yīng)用，該遮擋層能夠承受5MPa以上的壓差，且在高溫鹽水狀態(tài)下結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，在裂縫中固結(jié)形成具有較高承壓強度、無滲透的遮擋層，既可以減緩裂縫過度向下延伸進入水層，又可以阻止壓穿水層以至底水錐進。CN102778552A發(fā)明提出一種定向射孔與壓裂裂縫轉(zhuǎn)向研究的實驗方法，所述實驗方法包括以下步驟：A、采用邊長大于等于1m的巖心露頭立方體制作試件，B、然后將所述試件設(shè)置在三軸應(yīng)力加載裝置中，在三軸應(yīng)力加載的條件下，先后對所述試件進行定向射孔和壓裂，C、壓裂后剖析所述試件。但是，砂礫巖油藏由于礫石的存在及礫石大小、分布、強度的差異，儲層的非均質(zhì)性、物性及力學(xué)性質(zhì)與常規(guī)的油藏存在極大的差異。在水力壓裂過程中，水力裂縫的擴展規(guī)律與常規(guī)油藏有極大的不同。目前尚存在人工裂縫研究不清以及裂縫控制措施不到位的問題。技術(shù)實現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的在于解決上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的難題，提供一種砂礫巖油藏壓裂裂縫控制設(shè)計方法，針對砂礫巖油藏，砂礫巖體破裂特征復(fù)雜，裂縫在啟裂及延伸過程中都存在較強的扭曲效應(yīng)，針對性的壓裂裂縫控制措施，有效控制裂縫形態(tài)，有效的指導(dǎo)砂礫巖油藏的開發(fā)。本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的：一種砂礫巖油藏壓裂裂縫控制設(shè)計方法，包括：(1)建立砂礫巖油藏數(shù)值模型，然后從砂礫巖油藏參數(shù)和砂礫巖壓裂工藝參數(shù)進行分析，建立砂礫巖多因素產(chǎn)能模型；(2)建立砂礫巖油藏裂縫擴展模型：分析區(qū)塊物性分布規(guī)律，結(jié)合統(tǒng)計分布規(guī)律，進行裂縫擴展形態(tài)描述；(3)進行裂縫擴展模擬計算，得到裂縫幾何參數(shù)，包括縫長、縫高、縫寬；(4)確定砂礫巖壓裂裂縫控制方法；(5)將步驟(3)得到的計算結(jié)果與步驟(1)的模型的模擬結(jié)果進行對比分析，找到使步驟(1)中的砂礫巖多因素產(chǎn)能模型的產(chǎn)量最大的裂縫幾何參數(shù)，完成裂縫設(shè)計。所述步驟(1)是這樣實現(xiàn)的：根據(jù)砂礫巖油藏的地質(zhì)特點，應(yīng)用油藏數(shù)值模擬軟件建立砂礫巖油藏數(shù)值模型；分別從砂礫巖油藏參數(shù)、裂縫參數(shù)兩個方面進行分析：通過砂礫巖油藏參數(shù)中的地層滲透率、原油粘度、有效厚度、含油飽和度和壓裂工藝參數(shù)裂縫長度、高度、導(dǎo)流能力這七個因素對前期生產(chǎn)井產(chǎn)能的敏感性擬合回歸分析，確定以上單個參數(shù)與產(chǎn)能的七個關(guān)系方程，然后對所述七個關(guān)系方程組成的方程組進行計算分析，建立砂礫巖多因素產(chǎn)能模型。所述步驟(2)是這樣實現(xiàn)的：砂礫巖油藏裂縫擴展模型如下：Ψ(α)=mα0·(αα0)m-1·e-(αα0)m]]>其中，α：力學(xué)性質(zhì)參數(shù)，包括強度、彈性模量；α0：力學(xué)性質(zhì)參數(shù)平均值；m：均質(zhì)性系數(shù)；ψ(α)：α的統(tǒng)計分布密度；以上參數(shù)是通過巖石力學(xué)室內(nèi)實驗獲得。所述步驟(3)是這樣實現(xiàn)的：運用線彈性斷裂力學(xué)理論，采用Palmer模型動態(tài)應(yīng)力強度因子公式，得到裂縫寬度、高度基本方程：動態(tài)應(yīng)力強度因子：K1=G2(1-υ)(2πa(s))0.5Wa(x,y)]]>式中：K1為動態(tài)應(yīng)力強度因子，單位為MPa·s0.5；G為巖石剪切模量，單位為MPa；ν為巖石泊松比；a為距裂縫距離，單位為m；Wa(x，y)為距裂縫a處的縫寬，單位為m；裂縫寬度基本方程：W(x,η,t)=4(1-υ2)h(x,t)πE{1-η2[π2(Pf-S1)-(S2-S1)arccosη′]+(S2-S1)[[η′ln(1-η2+1-η′2η2-η′2)]-[ηln(η′1-η2+1-η′2η′2-η2)]]}]]>式中：S1為產(chǎn)層應(yīng)力，單位為MPa；S2為上、下遮擋層應(yīng)力，單位為MPa；H為產(chǎn)層厚度，單位為m；Pf為縫內(nèi)流壓，單位為MPa；h(x,t)為t時刻x處的縫高，單位為m；縫端處裂縫寬度與高度的關(guān)系：W=f(x,h(x,t),p(x),η,η′)=2K1(1-υ)b2π]]>式中：K1為動態(tài)應(yīng)力強度因子，單位為MPa·s0.5；b為裂縫高度，單位為m。根據(jù)砂礫巖油藏儲層條件決定的上述已知參數(shù)，通過裂縫模擬計算軟件對以上方程迭代求解，加權(quán)計算，得到裂縫的總高度、寬度，并計算裂縫長度。所述步驟(4)是這樣實現(xiàn)的：利用壓裂設(shè)計軟件，選擇排量參數(shù)，從初始低泵注排量開始，后期提高泵注排量，適當提高砂比，適當降低前置液比例，使其達到步驟(3)得到的裂縫長度；根據(jù)裂縫長度模擬結(jié)果選擇性實施以下方法中的一種或幾種：通過室內(nèi)裂縫導(dǎo)流能力實驗選擇中低密度均一粒徑變密度陶粒，通過儲層壓降模擬控制放噴，根據(jù)儲層濾失室內(nèi)實驗，應(yīng)用粉陶降低濾失，根據(jù)防膨?qū)嶒瀾?yīng)用高效防膨技術(shù)，根據(jù)陶粒沉降速度實驗與壓裂液相關(guān)實驗，控制流壓。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：(1)抑制近井筒多裂縫產(chǎn)生，促進遠井筒壓裂裂縫轉(zhuǎn)向，盡可能形成復(fù)雜裂縫系統(tǒng)；(2)控制縫高，增加縫長；(3)減少支撐劑嵌入，提高裂縫導(dǎo)流能力，降低應(yīng)力敏感，以降低油藏傷害；(4)增加泄油體積，增加單井控制儲量，提高油井產(chǎn)量。附圖說明圖1是本發(fā)明方法的步驟框圖。具體實施方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步詳細描述：本發(fā)明提供一種砂礫巖油藏壓裂裂縫控制方法，建立砂礫巖油藏模型與裂縫擴展數(shù)值模型，分析礫石的含量與分布，確立巖石非均質(zhì)性的描述方法，進行人工裂縫的模擬與計算，在不同的礫石含量與分布的情況下，通過控制影響裂縫延伸的主要參數(shù)，達到近井筒形成單一裂縫，遠井筒形成多裂縫，同時控制合理的縫高，達到增加單井控制儲量，提高壓裂效果的目的。本發(fā)明建立油藏數(shù)值模擬模型、砂礫巖油藏裂縫擴展模型、裂縫擴展模擬計算以及砂礫巖壓裂裂縫控制方法。如圖1所示，本發(fā)明砂礫巖壓裂裂縫控制方法步驟如下：第一，建立砂礫巖油藏數(shù)值模型，根據(jù)砂礫巖油藏的地質(zhì)特點，應(yīng)用油藏數(shù)值模擬軟件建立油藏數(shù)值模型，再分別從砂礫巖油藏參數(shù)、裂縫參數(shù)兩個方面進行分析。通過油藏參數(shù)中的地層滲透率、原油粘度、有效厚度、含油飽和度等和壓裂工藝參數(shù)裂縫長度、高度、導(dǎo)流能力等七個因素對前期生產(chǎn)井產(chǎn)能的敏感性擬合回歸分析，確定以上單個參數(shù)與產(chǎn)能的七個關(guān)系方程，然后對以上七個方程組成的方程組進行計算分析，建立砂礫巖多因素產(chǎn)能模型(建立的模型可以進行7個因素的敏感性分析。)。第二，建立砂礫巖油藏裂縫擴展模型。分析區(qū)塊物性分布規(guī)律，結(jié)合統(tǒng)計分布規(guī)律，進行裂縫擴展形態(tài)描述。巖石非均質(zhì)性的描述方法：Ψ(α)=mα0·(αα0)m-1·e-(αα0)m]]>上式即為所建立的砂礫巖油藏裂縫擴展模型。Weibull統(tǒng)計分布函數(shù)，均勻系數(shù)m增加，則巖石越均質(zhì)，否則，非均質(zhì)性越強。(m＝3)。α：力學(xué)性質(zhì)參數(shù)(強度、彈性模量等)；α0：力學(xué)性質(zhì)參數(shù)平均值；m：均質(zhì)性系數(shù)；ψ(α)(該參數(shù)作為裂縫模型是第三步分析的基礎(chǔ))：α的統(tǒng)計分布密度。以上參數(shù)通過巖石力學(xué)室內(nèi)實驗獲得。第三，進行裂縫擴展模擬計算。運用線彈性斷裂力學(xué)理論，采用Palmer模型動態(tài)應(yīng)力強度因子公式，得到裂縫寬度、高度基本方程。動態(tài)應(yīng)力強度因子：K1=G2(1-υ)(2πa(s))0.5Wa(x,y)]]>式中：K1—動態(tài)應(yīng)力強度因子，MPa·s0.5；G—巖石剪切模量，MPa；ν—巖石泊松比；a—距裂縫距離，m；Wa(x，y)—距裂縫a處的縫寬，m。裂縫寬度基本方程：W(x,η,t)=4(1-υ2)h(x,t)πE{1-η2[π2(Pf-S1)-(S2-S1)arccosη′]+(S2-S1)[[η′ln(1-η2+1-η′2η2-η′2)]-[ηln(η′1-η2+1-η′2η′2-η2)]]}]]>式中：S1—產(chǎn)層應(yīng)力，MPa；S2—上、下遮擋層應(yīng)力，MPa；H—產(chǎn)層厚度，m；Pf—縫內(nèi)流壓，MPa。h(x,t)—t時刻x處的縫高，m；縫端處裂縫寬度與高度的關(guān)系：W=f(x,h(x,t),p(x),η,η′)=2K1(1-υ)b2π]]>式中：K1—動態(tài)應(yīng)力強度因子，MPa·s0.5；b:裂縫高度，m。根據(jù)砂礫巖油藏儲層條件決定的上述已知參數(shù)，通過對以上方程迭代求解，加權(quán)計算，即可得到裂縫的總高度、寬度，并計算裂縫長度。第四，砂礫巖壓裂裂縫控制方法確定。利用壓裂設(shè)計軟件，經(jīng)驗與計算相結(jié)合，選擇合適的排量參數(shù)，從初始低泵注排量開始，后期提高泵注排量，適當提高砂比，適當降低前置液比例，使其達到上步的裂縫長度；同時通過室內(nèi)裂縫導(dǎo)流能力實驗選擇中低密度均一粒徑變密度陶粒，通過儲層壓降模擬控制放噴，根據(jù)儲層濾失室內(nèi)實驗，應(yīng)用粉陶降低濾失，根據(jù)防膨?qū)嶒瀾?yīng)用高效防膨技術(shù)，根據(jù)陶粒沉降速度實驗與壓裂液相關(guān)實驗，控制流壓(根據(jù)裂縫長度模擬結(jié)果選擇性實施)。將計算結(jié)果與前面模型模擬結(jié)果對比分析，找到使第一步中的產(chǎn)量最大的裂縫參數(shù)，就完成了裂縫設(shè)計。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明方法針對砂礫巖，試驗結(jié)果更加可靠，方便觀測裂縫延伸規(guī)律。本發(fā)明的一個實施例如下：利用本方法到某井應(yīng)用，分5段壓裂，模擬參數(shù)如表1所示：表1裂縫監(jiān)測如表2所示：壓裂段主走向[NE]共軛走向主裂縫115各向均有4002110NW3203125NE、NW、EW340410各向均有2605110NW220表2形狀：多為兩翼縫，盡管不大對稱，或為一翼較長和/或破裂能量釋放較強；長度：約220至400m，平均310m；高度：垂直誤差大，但大致限制在儲層內(nèi)及附近。從以上結(jié)果可以看出，用本發(fā)明方法的裂縫設(shè)計控制和與裂縫監(jiān)測結(jié)果基本上吻合。該井壓裂后，Φ3mm油嘴自噴生產(chǎn)，井口壓力7.6MPa，日產(chǎn)液約25m3/d，日產(chǎn)油近22t/d，日產(chǎn)量為周圍單段壓裂井的6-10倍。Φ3mm油嘴自噴累計產(chǎn)油5000余噸，效果顯著。該方法能夠抑制近井筒多裂縫產(chǎn)生，促進遠井筒壓裂裂縫轉(zhuǎn)向，形成復(fù)雜裂縫系統(tǒng)，控制逢高，增加縫長，減少支撐劑嵌入，提高裂縫導(dǎo)流能力，降低應(yīng)力敏感，以降低油藏傷害，增加泄油體積，增加單井控制儲量，提高油井產(chǎn)量。該設(shè)計方法經(jīng)過實踐應(yīng)用，裂縫設(shè)計控制和與裂縫監(jiān)測結(jié)果基本上吻合。該發(fā)明主要應(yīng)用于石油工業(yè)領(lǐng)域的砂礫巖油藏的壓裂，本發(fā)明能夠有效控制砂礫巖油藏壓裂裂縫的幾何形態(tài)，更好的滿足此類油藏有效開發(fā)的需要，形成該 類油藏壓裂開發(fā)設(shè)計方法，實現(xiàn)國內(nèi)砂礫巖低孔特低滲型儲層近10億噸儲量的高效開發(fā)，為該類儲量的經(jīng)濟有效動用提供支撐，具有比較好的應(yīng)用前景。上述技術(shù)方案只是本發(fā)明的一種實施方式，對于本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員而言，在本發(fā)明公開了應(yīng)用方法和原理的基礎(chǔ)上，很容易做出各種類型的改進或變形，而不僅限于本發(fā)明上述具體實施方式所描述的方法，因此前面描述的方式只是優(yōu)選的，而并不具有限制性的意義。當前第1頁1 2 3