一种基于多模态监测数据的压裂井有效裂缝导流能力动态反演方法

本发明属于油气田开发与水力压裂的，具体涉及一种基于多模态监测数据的压裂井有效裂缝导流能力动态反演方法。

背景技术：

1、随着低渗透、特低渗透以及非常规油气资源开发规模不断扩大，水力压裂已成为改善储层渗流条件、建立储层与井筒之间高导流通道以及提高单井产能的重要技术手段。在水力压裂施工过程中，高压压裂液进入储层并诱导岩石破裂，形成具有一定长度、高度和宽度的水力裂缝；随后支撑剂随压裂液进入裂缝内部，并在停泵后承担裂缝闭合载荷，从而维持裂缝的流动空间和渗流能力。

2、目前压裂效果评价主要通过压裂施工压力、施工排量、加砂程序、微地震监测、压裂模拟以及压后生产资料等确定裂缝半长、裂缝高度、裂缝宽度、裂缝改造体积及裂缝网络形态。但是施工阶段形成的裂缝并不等同于返排及生产阶段真正保持有效导流作用的裂缝。

3、对于多段多簇水力压裂井，由于不同射孔簇之间存在进液不均、裂缝竞争扩展、应力干扰以及支撑剂分流差异，不同裂缝内部的支撑剂铺置程度存在明显差异。靠近井筒区域通常具有较高支撑剂铺置浓度，而裂缝远端、分支裂缝或次级裂缝可能存在支撑剂铺置不足。在停泵和返排过程中，随着裂缝内部压力降低，未充分支撑的裂缝区域可能发生快速闭合；部分在压裂施工过程中形成的裂缝虽然具有较大的几何尺度，但由于支撑不足或者与井筒有效连通程度较低，其实际流动贡献可能较小。因此，仅利用裂缝长度、裂缝高度或者裂缝改造体积评价压裂效果，主要回答压裂过程中形成的裂缝几何形态，尚不能说明形成的裂缝中有多少保持了有效导流能力。

4、另一方面，裂缝导流能力并不是压后生产过程中保持不变的固定参数。对于支撑裂缝，裂缝导流能力由裂缝渗透率和裂缝宽度共同决定。当压后返排和生产持续进行时，裂缝内部压力逐渐降低，作用于裂缝面和支撑剂骨架上的法向有效应力逐渐增加。随着有效应力增大，支撑剂发生压密、嵌入和颗粒破碎，裂缝宽度以及裂缝渗透率发生变化，从而使裂缝导流能力逐渐降低。因此，压裂结束时确定的裂缝导流能力只能表征特定压力状态下的初始裂缝条件，不能直接代表返排后以及中长期生产阶段的裂缝实际有效导流能力。

5、cn106353809a公开了一种压裂裂缝网络反演表征方法，通过微地震、压裂施工及生产资料对压裂裂缝网络几何形态和属性进行反演，其重点在于确定压裂裂缝网络空间形态及相关参数。

6、cn112539049a公开了基于生产动态自动历史拟合的压裂裂缝参数反演方法，通过建立裂缝模型并利用生产动态进行历史拟合，对裂缝参数进行校正，其重点仍为利用生产动态确定裂缝几何及裂缝属性参数。上述方法能够提高压裂裂缝形态和参数解释精度，但压裂施工形成的裂缝与返排后实际保持有效导流作用的裂缝之间尚缺少专门的定量转换关系。

7、cn117930384b公开了一种基于压裂返排液离子分析的油气藏裂缝参数反演方法，通过建立复杂裂缝网络返排模型，将模拟累产油、累产气、累产水及返排液离子浓度与实际返排数据进行拟合，并通过调整裂缝参数得到返排阶段裂缝反演结果。该方法说明返排过程包含能够约束裂缝参数的重要动态信息。但是，当压裂施工阶段已经对裂缝几何形态进行了确定以后，如果在返排阶段继续同时调整裂缝位置、裂缝宽度、裂缝渗透率和裂缝方位等多个参数，容易产生不同参数之间的等效补偿，从而增加反演结果的非唯一性。

8、cn117988837a公开了一种压裂水平井裂缝参数反演处理方法，通过压裂前微注压降测试、压裂中分段压裂测试以及压后闷井与生产测试获取不同阶段资料，并进一步对裂缝基本参数和有效参数进行解释，其中裂缝有效参数包括裂缝半长及裂缝导流能力等。该方法体现了不同压裂阶段资料联合约束裂缝参数的思想，但主要目的仍然是获得储层及裂缝综合参数，尚未建立以同一裂缝导流能力参数为核心，从施工阶段、返排阶段到生产阶段逐级继承和连续修正的动态反演关系。

9、此外，现有裂缝合理导流能力确定方法主要服务于压裂设计，通过储层参数、裂缝尺度及生产预测确定设计意义上的合理导流能力；支撑剂长期导流能力实验和应力扰动评价方法则主要研究支撑剂在不同闭合应力条件下的导流性能。上述方法表明支撑裂缝导流能力受到支撑剂铺置状态及有效应力的显著影响，但实验条件下获得的支撑剂导流能力与现场压裂井真实有效裂缝导流能力之间仍存在差异，需要结合实际返排和生产动态进一步校正。

10、因此，现有技术针对压裂裂缝参数反演、返排动态解释以及支撑裂缝导流能力的评价至少存在以下问题：

11、（1）压裂施工模拟得到的裂缝几何尺度无法直接代表返排后有效裂缝的实际导流能力，形成裂缝与有效裂缝之间缺少明确的定量转换参数。

12、（2）实际裂缝内部支撑剂铺置具有明显空间非均匀性，采用平均支撑剂浓度或者简单平均裂缝导流能力难以准确反映低导流区域形成的流动瓶颈。

13、（3）返排过程中裂缝压力快速下降、有效应力升高以及未充分支撑裂缝闭合会导致裂缝导流能力明显变化，而现有方法缺少利用返排动态定量评价施工形成裂缝导流能力的实际保留程度。

14、（4）生产过程中裂缝压力持续变化，裂缝导流能力随有效应力发生持续变化，采用固定裂缝导流能力难以反映裂缝长期流动能力。

15、（5）多段多簇压裂井中不同裂缝单元的返排有效程度、应力敏感程度和生产贡献不同，整井平均裂缝参数难以识别低效裂缝和优势裂缝。

技术实现思路

1、本发明的目的在于针对现有压裂裂缝评价与参数反演方法中，压裂施工形成裂缝与返排及生产阶段实际保持有效导流作用的裂缝之间缺少连续定量转换关系，裂缝内部支撑剂非均匀铺置及长期有效应力变化难以在同一导流能力参数体系中进行表征，返排资料不完整条件下有效裂缝状态缺少可靠替代校正手段，以及多段多簇压裂井中待反演裂缝参数过多易产生参数等效补偿和反演非唯一性的缺陷，而提供一种基于多模态监测数据的压裂井有效裂缝导流能力动态反演方法。该动态反演方法将压裂施工、返排以及生产三个阶段通过裂缝导流能力参数连续联系起来，实现压裂井有效裂缝导流能力的逐阶段确定和动态反演。

2、本发明的技术方案为：

3、一种基于多模态监测数据的压裂井有效裂缝导流能力动态反演方法，其包括以下步骤：

4、（1）压裂施工结束时初始等效导流能力确定阶段

5、s1、根据目标井地质资料、地质力学参数以及压裂施工资料建立压裂施工正演模型。

6、目标井地质资料及地质力学参数包括储层厚度、孔隙度、渗透率、地层压力、弹性模量、泊松比、水平最大主应力、水平最小主应力以及biot系数。

7、压裂施工资料包括施工时间、排量变化、施工压力、压裂液注入量、支撑剂加入量、支撑剂浓度、支撑剂类型以及压裂段和射孔簇位置。

8、在三维地质模型基础上建立压裂施工正演模型，即压裂裂缝扩展模型，模拟压裂过程中裂缝起裂、扩展以及支撑剂输运过程。

9、s2、利用施工压力、排量、液量在kinetix软件中进行历史拟合，确定压裂裂缝空间展布形态。其中，压裂裂缝的基本几何形态包括裂缝长度、裂缝高度、裂缝方位以及主要流动路径。

10、裂缝扩展过程中，根据裂缝内部流体压力与储层最小水平主应力之间的关系判断裂缝是否满足起裂及持续扩展条件，并结合施工压力和排量变化模拟裂缝长度、高度及宽度的动态扩展过程。该裂缝扩展条件用于确定压裂施工形成的裂缝几何边界，不作为后续有效导流能力动态反演的自由调整参数。

11、裂缝具体扩展方向根据区域地应力状态确定，并结合天然裂缝发育情况、储层非均质性以及施工模型计算结果对裂缝实际空间展布方向进行确定。

12、通过上述计算获得压裂施工结束后的裂缝空间展布结果，通过kinetix模拟结果确定裂缝长度、裂缝高度、裂缝宽度及空间位置等几何参数，并获得后续支撑剂铺置状态计算所需的裂缝空间模型。

13、s3、由于实际压裂裂缝系统具有明显空间非均质特征，无法采用单一裂缝参数描述整个裂缝网络。因此，根据压裂裂缝空间展布形态，将复杂裂缝网络划分为多个具有独立流动特征的裂缝反演单元；每个裂缝反演单元包含裂缝几何尺寸、支撑剂铺置浓度、初始裂缝宽度、有效闭合应力、初始导流能力。

14、裂缝反演单元表示为：

15、；

16、其中：为第个裂缝反演单元；为第个反演单元中的第个局部裂缝段；为该反演单元包含的局部裂缝数量。

17、根据现场动态资料的空间分辨能力确定反演单元。反演单元不是裂缝数值模型中的单个网格，也不是所有实际裂缝必须对应的独立参数区域，而是由现场动态资料能够有效约束的最小参数调整区域。

18、当目标井具有分布式光纤监测、生产测井、示踪剂测试或其他分段动态资料时，可按照裂缝簇或裂缝簇组划分反演单元。

19、当目标井仅具有整井返排资料和常规生产动态资料时，将动态响应无法有效区分的多个裂缝区域进行合并，或者以压裂段作为反演单元。

20、通过上述方式，使反演参数数量与实际动态资料提供的有效约束信息数量相匹配，降低多参数同时反演导致的非唯一性。

21、通过裂缝空间离散，实现由传统整体裂缝参数描述向裂缝空间分布参数描述的转变。

22、s4、由于实际裂缝内部支撑剂铺置具有空间非均匀性，在确定压裂裂缝空间展布形态后，先根据不同位置处的支撑剂铺置浓度以及裂缝法向有效应力，确定局部裂缝段的初始导流能力：

23、；

24、其中：为第个反演单元内第个局部裂缝段施工结束时的局部初始导流能力；为单位裂缝面积支撑剂铺置浓度；为施工结束时局部裂缝法向有效应力。

25、压裂结束后，裂缝受到闭合作用，支撑剂逐渐承担裂缝闭合载荷，支撑剂颗粒压缩、嵌入以及裂缝壁面接触状态变化会共同影响裂缝有效宽度和渗透能力。裂缝闭合程度采用裂缝面法向有效应力表征，该有效应力由裂缝面法向总应力、裂缝内部压力以及相应有效应力系数共同确定。

26、施工结束时根据施工模型输出的裂缝压力和地应力状态确定初始有效闭合应力，并作为局部裂缝导流能力计算的应力条件。

27、随着裂缝法向有效应力增加，支撑剂颗粒发生压缩及嵌入，裂缝有效流动空间相应减小，裂缝有效宽度和渗透能力发生变化。不同支撑剂铺置状态下裂缝对有效应力的响应程度存在差异，因此在初始导流能力确定过程中，同时考虑局部支撑剂铺置状态和施工结束时的有效应力条件。

28、根据各局部裂缝段的支撑剂铺置浓度和施工结束时的有效应力条件，按照前述局部裂缝导流能力关系确定不同位置处的局部初始导流能力。

29、进一步的，根据支撑剂质量守恒关系，计算不同裂缝单元内支撑剂铺置浓度；第个裂缝单元的支撑剂铺置浓度表示为：

30、；

31、式中：为第个裂缝单元支撑剂铺置浓度；为该裂缝单元内支撑剂质量；为裂缝有效面积。

32、压裂过程中，支撑剂随压裂液进入裂缝内部，其空间分布状态直接影响裂缝闭合后的有效流动能力。

33、根据支撑剂铺置结果，进一步确定不同裂缝位置处的支撑状态。对于同一反演单元内部存在明显支撑剂非均匀分布的情况，可按照局部裂缝段进一步确定相应支撑剂铺置浓度，并作为后续局部裂缝导流能力计算的输入参数。

34、s5、根据裂缝流动过程中的水力阻力等效关系，将局部非均匀裂缝导流能力转换为反演单元尺度的初始等效导流能力：

35、；

36、其中：为第个反演单元施工结束时的初始等效导流能力；为第个反演单元主要流动路径长度；为第个局部裂缝段长度；为第个反演单元内局部裂缝段数量。

37、裂缝导流能力由裂缝有效宽度和裂缝渗透能力共同决定，裂缝的初始有效裂缝导流能力按照下式进行计算所得：

38、；

39、式中：为裂缝初始有效导流能力；为初始裂缝渗透率；为初始有效裂缝宽度。

40、对于同一反演单元内沿主要流动路径分布的多个局部裂缝段，所述的初始等效导流能力是后续返排阶段和生产阶段动态修正的初始状态，其并非局部裂缝导流能力的算术平均值，而是保持原非均匀裂缝体系具有相同流动阻力条件下获得的等效参数，按照前述水力阻力等效关系进行转换，最终获得第个反演单元施工结束时的初始等效导流能力，用于描述该反演单元整体流动能力。

41、s6、将各反演单元及其局部裂缝段的初始等效导流能力与裂缝空间坐标对应，形成压裂施工结束时的初始等效导流能力场。

42、该导流能力场反映不同裂缝位置因支撑剂铺置状态、裂缝几何条件以及有效闭合应力差异形成的空间非均匀导流特征，而不是采用单一平均导流能力描述整个裂缝网络。

43、压裂改造过程中，压裂液携带支撑剂进入储层并形成复杂人工裂缝网络，支撑剂在裂缝内部沉降、运移以及铺置过程会导致不同位置裂缝支撑状态存在明显差异。同时，储层非均质性、天然裂缝发育程度以及压裂施工参数变化会进一步影响裂缝扩展形态，使实际形成的有效裂缝并非规则单一裂缝，而是由多个具有不同导流能力的裂缝单元组成。

44、现有压裂裂缝评价方法通常采用裂缝半长、裂缝宽度或平均导流能力等参数描述压裂效果，将整个裂缝系统等效为均匀裂缝，难以反映裂缝内部不同区域由于支撑剂浓度差异以及闭合应力变化造成的导流能力非均质特征。

45、因此，先基于压裂施工数据建立裂缝空间展布模型，并结合支撑剂输运过程确定压裂结束时裂缝内部初始支撑状态，进一步计算不同裂缝单元对应的初始等效导流能力，为后续返排阶段及生产阶段裂缝导流能力动态反演提供初始约束。通过步骤（1）获取返排阶段裂缝导流能力动态校正以及生产阶段裂缝导流能力长期演化计算的初始条件。

46、（2）返排阶段有效导流能力校正阶段

47、s1、计算返排有效导流系数：

48、返排有效导流系数的计算公式如下：

49、；

50、其中：为返排结束后第个反演单元有效等效导流能力；为第个反演单元施工结束时的初始等效导流能力。

51、对于第个反演单元，在压裂施工结束时具有初始等效导流能力。返排过程中，由于裂缝压力降低以及支撑剂承载状态变化，实际有效导流能力降低为。返排有效导流系数确定后，以施工结束时的初始等效导流能力为基准，根据该系数对相应反演单元的有效导流状态进行校正，从而获得返排结束时的有效等效导流能力。

52、在不考虑返排过程中裂缝重新开启、支撑剂重新扩散或者其他能够增加裂缝流动能力的作用时，返排有效导流系数取大于0且不超过1的数值，此时返排结束后的有效等效导流能力不高于施工结束时的初始等效导流能力。

53、s2、对于具有完整返排测试资料的目标井：

54、首先，获取目标井的返排阶段动态数据。

55、其中，返排阶段动态数据包括返排流量变化、累计返排量变化、井底压力变化、关井压力恢复数据。

56、累计返排量根据返排阶段各时刻返排流量随时间进行累计获得，用于表征返排过程中裂缝系统向井筒排出流体的总体规模，并与瞬时返排流量共同作为返排动态反演的流量约束。

57、返排过程中根据各时刻裂缝代表压力相对于返排初始状态的变化确定压力衰减过程。所述裂缝代表压力可根据井底压力监测、压力恢复资料或者经井筒压力校正后能够反映裂缝压力变化的动态数据确定，并作为评价裂缝闭合及流动状态变化的重要压力约束。

58、然后，保持步骤（1）所确定的裂缝几何形态、裂缝空间位置、支撑剂初始铺置状态；根据步骤（1）建立的压裂施工正演模型，将返排阶段的自由调整变量限定为各有效反演单元对应的返排有效导流系数；更新裂缝流动参数并计算模拟返排动态。

59、有效反演单元数量根据现场动态资料的空间分辨能力和能够提供的有效独立约束信息数量确定，不直接等同于裂缝数值模型中的网格数量，也不要求与实际裂缝数量一一对应。

60、在返排阶段，保持第一阶段确定的裂缝几何形态、裂缝空间位置、支撑剂初始铺置状态，这些确定的因素不作为自由调整变量。仅通过调整各反演单元的返排有效导流系数，使模拟返排响应与现场返排响应达到一致。该处理方式避免返排阶段同时调整裂缝几何和流动参数造成参数之间的等效补偿。

61、对每一组待校正的返排有效导流系数，以步骤（1）获得的初始等效导流能力为基准更新相应反演单元的返排阶段有效导流状态，并将更新后的有效导流能力赋予返排数值模型中的对应裂缝单元。

62、当以裂缝渗透率和裂缝宽度作为裂缝流动属性输入时，根据前述裂缝导流能力与裂缝渗透率、裂缝宽度之间的关系，将目标有效导流能力转换为模型所需的等效裂缝流动参数。

63、若返排阶段保持施工模型确定的裂缝宽度不变，则根据目标有效导流能力和对应裂缝宽度确定返排结束时的等效裂缝渗透率，并据此更新数值模型中的裂缝流动能力。

64、最后，为定量评价模拟响应与现场返排动态之间的匹配程度，建立返排阶段目标函数：

65、；

66、其中：为第个时间点模拟返排响应；为现场返排观测响应；为不同动态数据权重系数，n为参与返排动态匹配的有效观测数据点总数。

67、调整返排有效导流系数，使返排阶段目标函数达到预设误差要求或者取得最优匹配结果，获得具有有效返排资料条件下各反演单元返排结束时的有效等效导流能力。该结果作为后续确定生产阶段初始有效导流能力的一种数据条件分支。

68、返排动态响应可根据现场资料情况选取返排流量、累计返排量、返排阶段压力变化以及关井压力恢复响应中的一种或多种。通过合理设置不同类型动态数据的权重，使不同量纲和不同敏感程度的观测资料共同参与返排阶段有效导流能力校正。

69、该步骤通过建立返排动态模拟模型，计算模拟返排流量、累计返排量及压力变化，并与现场返排数据进行匹配，获得满足误差要求的。

70、s3、对于缺少连续返排流量或者有效压力恢复资料的目标井：

71、首先，按照下式确定早期生产有效导流校正系数：

72、；

73、其中：为基于早期生产动态校正得到的有效等效导流能力；为第个反演单元施工结束时的初始等效导流能力。

74、然后，待早期生产有效导流校正系数确定后，以施工结束时的初始等效导流能力为基准，对相应反演单元的有效导流状态进行校正，获得返排结束后、进入长期生产阶段之前的有效等效导流能力。

75、在具体校正过程中，对各反演单元早期生产有效导流校正系数进行迭代调整，并分别计算对应条件下的早期生产动态响应。

76、以模拟产液量、产油量、含水率以及具有有效压力记录阶段的压力响应与现场实测资料之间的综合匹配程度作为参数确定依据。

77、当各项主要动态响应达到预设误差要求，或者在给定参数范围内获得综合匹配效果最优的参数组合时，确定相应反演单元的早期生产有效导流校正系数。

78、此外，对于反演参数数量的约束方法具体如下：

79、为降低多段多簇压裂井动态反演中的参数非唯一性，根据现场动态资料分辨能力对反演参数数量进行限制。

80、当目标井具有能够稳定区分不同裂缝簇动态响应的分布式光纤监测、生产测井、示踪剂或其他裂缝簇级动态资料时，可按照裂缝簇或能够独立识别的裂缝簇组分别设置有效导流校正系数。

81、当现场动态资料仅能够分辨至压裂段尺度时，将同一压裂段内无法通过动态响应进一步区分的多个裂缝簇合并为一个反演单元，并采用该压裂段统一的有效导流校正系数，不再对段内各裂缝簇分别设置独立自由参数。

82、当目标井仅具有整井返排或整井生产动态资料时，应优先限制自由反演参数数量。对于已经通过压裂施工阶段分别确定裂缝几何形态、支撑剂铺置状态及初始等效导流能力的少量压裂段，可在给定先验约束范围内保留有限数量的段级有效导流校正参数，并通过联合历史拟合进行校正；当不同段级参数组合对整井动态响应产生明显等效补偿、无法获得稳定校正结果时，再将动态资料无法有效约束的多个反演单元进一步合并，并采用统一的有效导流校正系数进行整体校正。

83、压裂施工结束后，裂缝内部流体压力逐渐降低，支撑剂与裂缝壁面之间的接触状态发生变化，同时部分压裂液返排进入井筒，使裂缝内部流动条件由压裂施工状态逐渐转变为生产流动状态。

84、由于压裂施工阶段确定的裂缝几何形态和支撑剂空间分布仅代表压裂结束时的初始状态，而返排过程中的裂缝闭合、支撑剂重新承载以及局部流动通道变化会导致裂缝有效导流能力发生改变，需要利用返排阶段动态资料对初始等效导流能力进行校正。现有方法通常直接利用返排压力恢复或生产动态资料调整裂缝参数，但对于多段多簇压裂井而言，若同时调整每个裂缝单元的导流能力参数，将导致待反演参数数量过多，使不同裂缝参数组合可能产生相似动态响应，降低反演结果的可靠性。

85、在部分压裂井中，由于现场测试条件限制，可能不存在完整返排流量、累计返排量或压力恢复资料，无法直接利用标准返排动态进行有效导流能力反演。因此，当目标井缺少连续返排流量或者有效压力恢复资料时，不直接利用生产资料替代返排数据，而采用返排结束后、长期稳定生产之前的早期生产动态作为有效状态校正依据。

86、选择压裂结束后、长期稳定生产之前的早期生产阶段，利用该阶段产液量、产油量、含水率以及具有有效记录时的压力衰减特征，对施工结束时的初始等效导流能力进行校正。

87、s4、根据现场资料类型，获得返排结束后的有效等效导流能力，进而确定生产阶段初始有效导流能力：

88、；

89、其中：为返排结束后的有效等效导流能力；为返排结束后第个反演单元有效等效导流能力；为基于早期生产动态校正得到的有效等效导流能力。

90、通过该步骤避免将不同物理意义的数据混合使用，同时保证在返排资料完整和返排资料缺失两种工程条件下均能够实现有效裂缝导流能力状态校正。

91、综上，步骤（2）以步骤（1）获得的反演单元初始等效导流能力作为先验状态，根据现场返排资料的空间分辨能力，仅对有限数量反演单元的有效导流状态进行校正，获得返排结束后的有效等效导流能力。

92、（3）生产阶段动态有效导流能力反演阶段

93、s1、以步骤（2）获得的作为生产阶段初始有效导流能力；生产过程中，随着裂缝压力变化，裂缝面承受的法向有效应力发生变化，第个反演单元对应裂缝压力随生产时间变化，第个反演单元在生产时间的代表性裂缝压力记为。

94、根据有效应力原理，裂缝面法向有效应力如下式所示：

95、；

96、其中：为第个反演单元在时间的法向有效应力；为裂缝面法向总应力；为反演单元代表性裂缝压力；为biot有效应力系数。

97、所述裂缝压力可根据裂缝渗流模型、油藏数值模拟结果或者生产动态拟合结果获得，用于表征不同生产阶段裂缝内部压力状态。

98、裂缝面法向总应力根据储层地应力状态以及反演单元对应裂缝的空间展布方向确定。对于不同空间方位的裂缝单元，根据其裂缝面法向方向将地应力状态转换为作用于裂缝面的法向总应力，并作为有效应力计算的基础参数。

99、当生产过程中总应力变化相对于裂缝压力变化较小时，可采用工程简化，如下式所示：

100、；

101、式中，为第个反演单元生产阶段初始时刻的裂缝面法向总应力。

102、根据各生产阶段代表性裂缝压力变化，逐时计算不同反演单元的裂缝面法向有效应力，并获得生产过程中有效应力随时间的变化过程。该结果用于识别裂缝是否经历新的更高有效应力状态，并为后续基于应力敏感规律的导流能力动态更新提供应力输入。

103、s2、在实际生产阶段采用第个反演单元实际应力敏感系数进行动态更新，第个反演单元实际应力敏感系数表示为：

104、；

105、其中：为第个反演单元第个有效应力区间实际应力敏感系数；为现场修正系数；为实验条件下第个反演单元第个有效应力区间内导流能力衰减系数，其作为先验应力敏感系数。

106、支撑剂长期承载过程中，随着裂缝有效闭合应力增加，支撑剂颗粒间孔隙空间减小，并可能伴随支撑剂压密、颗粒破碎及嵌入作用，从而使支撑裂缝渗透能力和导流能力降低。

107、具体为：根据实验获得的不同有效应力条件下导流能力变化关系，将实验加载应力范围划分为若干有效应力区间，并计算各有效应力区间对应的导流能力衰减系数。

108、根据实验获得的不同有效应力条件下导流能力变化关系，定义第个有效应力区间内导流能力衰减系数：

109、；

110、其中：为实验获得的第个有效应力区间内导流能力衰减系数；和分别为对应有效应力条件下实验导流能力。

111、仅用于描述支撑剂体系在实验条件下的基础应力敏感规律，不直接作为现场裂缝动态反演参数。

112、由于实验条件与实际压裂裂缝环境存在差异，包括裂缝粗糙度差异、支撑剂铺置非均匀性、支撑剂嵌入作用、压裂液返排影响、长期生产历史影响等导致现场裂缝导流能力衰减规律与实验规律存在差异。因此根据支撑剂长期导流实验获得不同有效应力区间下的应力敏感规律，考虑实际裂缝中支撑剂嵌入、破碎、铺置非均匀性以及实验条件差异，引入现场修正系数对不同反演单元的应力敏感规律进行修正。

113、通过上述方法，将原本需要同时反演多个参数，转化为仅调整有限数量的参数，降低生产动态反演过程中的参数数量。

114、所述现场修正系数的设置数量根据现场生产动态资料的空间分辨能力确定。当具有能够稳定区分裂缝簇动态响应的裂缝簇级监测资料时，可针对不同可识别裂缝簇或裂缝簇组设置相应现场修正系数；当现场资料仅能够分辨至压裂段尺度时，同一压裂段内无法进一步区分的裂缝单元采用统一的现场修正系数；当仅具有整井生产动态资料、无法有效区分不同反演单元的独立应力敏感响应时，将动态资料无法独立约束的多个反演单元采用统一现场修正系数进行校正。

115、s3、为考虑支撑剂压密及嵌入造成的不可逆导流损失，引入历史最大有效应力，定义第个反演单元历史最大有效应力：

116、；

117、其中：为第

i个反演单元截至生产时间t的历史最大有效应力；为第

i个反演单元在历史时刻

τ的裂缝面法向有效应力；

τ为不晚于当前生产时间t的历史时间变量。

118、由于支撑剂压缩变形和裂缝闭合过程具有不可逆特征，裂缝导流能力不仅受到当前有效应力影响，还受到生产过程中经历的最大有效应力影响。

119、当生产过程中有效应力增加时，认为产生新的导流能力损失；当则认为裂缝经历卸载过程，但由于支撑剂压密及嵌入造成的不可逆变化，不恢复已经产生的导流能力损失。

120、s4、在第个生产阶段内，根据应力敏感规律，生产阶段动态有效导流能力更新为：

121、；

122、其中：为第个反演单元第个有效应力区间实际应力敏感系数；为第个生产阶段在第个有效应力区间内经历的有效应力变化量。

123、动态更新所采用的现场应力敏感系数，按照前述现场修正关系由实验先验应力敏感系数与相应反演单元现场修正系数共同确定。通过该处理，将支撑剂实验条件下获得的基础应力敏感规律引入现场裂缝动态导流能力更新过程，同时利用有限数量现场修正参数对实验条件与实际裂缝环境之间的差异进行校正。

124、生产阶段以步骤（2）确定的生产阶段初始有效导流能力为起始状态，在后续各生产时间步内，依次以上一时间步更新获得的动态有效导流能力作为下一时间步的初始状态，并根据该时间步的新增有效应力及对应现场应力敏感系数依次进行连续更新，；最终获得第个反演单元动态有效导流能力随生产时间变化的演化过程。由此获得整个生产过程中各反演单元有效导流能力随时间的连续动态变化过程。

125、进一步的，在第个生产时间步内，第个反演单元有效应力增量表示为：

126、；

127、为在第个生产时间步内第个反演单元历史最大有效应力；为在第个生产时间步内第个反演单元当前有效应力。

128、当新增有效应力跨越多个应力敏感区间时，将该新增有效应力按照各有效应力区间进行分解，记为，表示第i个反演单元在第k个生产时间步内落入第r个有效应力区间的新增有效应力变化量。

129、s5、将各反演单元动态有效导流能力与其对应裂缝空间位置关联，形成生产阶段有效裂缝导流能力的时空分布，其表达形式为：

130、；

131、其中：表示裂缝空间位置；表示生产时间。

132、在所述表达中，空间差异主要来源于不同反演单元的裂缝几何条件、支撑剂铺置状态、初始等效导流能力以及现场修正参数差异；时间变化主要来源于生产过程中裂缝压力变化引起的法向有效应力变化及其历史加载作用。因此，本发明所述动态有效裂缝导流能力不是整井统一的单一时间函数，而是以反演单元为基本评价对象、同时具有空间非均匀性和时间演化特征的动态裂缝属性。

133、最终输出各反演单元生产初始有效导流能力，生产过程中动态有效导流能力，裂缝导流能力衰减规律；不同时间阶段优势导流裂缝分布。输出结果可作为后续裂缝生产贡献评价的基础。

134、经过返排阶段有效裂缝导流能力校正后，裂缝进入长期生产阶段。在生产过程中，随着地层流体不断采出，裂缝内部压力持续降低，裂缝面承受的有效闭合应力逐渐增加，使支撑剂颗粒之间的接触状态、支撑剂与裂缝壁面的接触状态以及裂缝有效流动空间发生变化，从而导致裂缝导流能力随生产时间发生动态变化。

135、现有压裂井生产动态评价方法通常将裂缝导流能力作为固定参数处理，仅通过调整裂缝长度、裂缝渗透率等参数进行历史拟合，难以反映长期生产过程中裂缝导流能力因有效应力变化产生的动态衰减过程。对于多段多簇压裂井，若针对每个裂缝单元分别设置独立的应力敏感参数，将导致反演参数数量过多，使生产动态资料无法对所有参数进行有效约束，造成反演结果存在非唯一性。

136、针对上述问题，本发明则以步骤（2）获得的返排结束有效导流能力作为生产阶段初始状态，通过建立有效应力变化与裂缝导流能力衰减之间的关系，引入实验获得的支撑剂应力敏感规律，并利用低维修正参数对现场裂缝状态进行校正，实现生产过程中有效裂缝导流能力的动态更新。

137、（4）裂缝生产贡献评价阶段

138、s1、根据步骤（3）获得的生产过程中动态有效导流能力，建立包含全部有效裂缝单元的基础生产模型。

139、基础生产模型中各反演单元的裂缝流动属性采用第三阶段反演获得的相应动态有效导流能力，并保持其随生产时间变化的动态特征不变，使裂缝生产贡献评价基于已经完成生产动态校正后的有效裂缝状态，而不是重新采用压裂施工结束时的初始裂缝参数。

140、在基础模型中，所有反演单元均参与流体交换，其对应累计产量记为，可为所有有效裂缝单元共同作用条件下评价周期内累计产量。

141、s2、单裂缝单元边际生产响应计算方法：

142、采用边际贡献分析方法评价单个裂缝单元对整体生产能力的影响；将目标反演单元导流能力降低至设定状态：

143、；

144、其中：为降低第个反演单元后的动态有效导流能力；为导流能力削弱系数，取不小于0且小于1的数值。

145、当进一步减小时，表示对目标反演单元流动能力进行更强削弱；当取0时，可用于表征目标反演单元在评价过程中不再提供有效导流作用的极限情形。

146、保持储层参数、生产制度以及其他反演单元动态导流能力不变，仅改变第个目标反演单元的有效导流能力状态，重新计算评价时间段产量。使重新计算得到的生产响应变化主要反映目标反演单元导流状态改变所产生的影响。

147、评价不同反演单元时，应采用一致的削弱方式或削弱尺度，以保证不同反演单元边际生产响应之间具有可比性。

148、s3、在获得各反演单元动态有效导流能力后，为评价不同裂缝单元对整井生产的影响程度，采用边际产量变化方法。

149、通过步骤s2重新计算生产动态，获得降低第个反演单元导流能力后的累计产量；定义第个反演单元的边际生产影响量，即第个反演单元有效导流能力调整前后的产量差：

150、；

151、其中：为所有反演单元保持当前动态导流能力时的累计产量；为降低第个反演单元导流能力后的累计产量。

152、表示第个反演单元有效导流能力变化对整井生产能力造成的影响量，该指标区别于单纯产量分配比例，其反映的是当某一裂缝单元有效导流能力发生变化时，该裂缝单元对整体生产响应造成的边际影响。

153、s4、定义第个反演单元归一化边际生产贡献指数：

154、；

155、其中：为第个反演单元的边际生产影响量；为由于第

j个反演单元导流能力被削弱而导致的整井累计产量下降量；为有效裂缝反演单元数量；的取值范围。

156、经归一化处理后，各反演单元归一化边际生产贡献指数的总和为1，单个反演单元贡献指数在正常评价条件下取0至1之间的数值。贡献指数越大，表示在当前评价时间段和模型状态下，该反演单元导流能力变化对整井生产响应的相对影响程度越高。通过上述计算，可获得不同有效裂缝单元对于整井生产能力的相对贡献程度。

157、由于不同井组、不同评价周期内累计产量存在差异，为便于不同裂缝单元之间进行比较，进一步对边际生产影响量进行归一化处理。表示第个反演单元在当前模型状态下对整井生产响应的边际影响程度。该指标用于识别优势裂缝单元和低效裂缝单元，不等同于生产测井条件下直接测得的裂缝实际产量分配比例。

158、s5、由于裂缝导流能力会随生产时间发生变化，因此裂缝生产贡献指数同样具有时间变化特征。在不同生产阶段，分别按照步骤s4中的公式计算各反演单元对应的归一化边际生产贡献指数。

159、通过比较不同反演单元在同一生产阶段的归一化边际生产贡献指数大小，并分析同一反演单元在不同生产阶段的贡献指数变化规律，对动态优势裂缝进行识别。具体可识别持续高贡献裂缝单元、早期高贡献但后期明显衰减的裂缝单元，以及具有较高动态有效导流能力但对整井生产响应影响有限的低效裂缝单元。

160、在具有明确工程评价标准时，也可根据目标井反演单元数量、贡献指数分布特征及评价目的设置优势裂缝贡献判定阈值，对不同生产阶段的优势贡献裂缝进行进一步分类识别。

161、经过前述步骤（3）的计算，可获得不同反演单元在生产过程中的动态有效导流能力。该参数能够表征不同裂缝单元随生产时间变化的有效导流状态。然而，在多段多簇压裂井中，不同裂缝单元虽然均具有一定导流能力，但由于裂缝空间位置、储层物性、压力传播范围以及裂缝之间流动竞争关系不同，其对油井实际生产能力的贡献程度存在明显差异。

162、现有方法通常根据裂缝长度、导流能力大小或者裂缝产量分配比例评价裂缝贡献，但裂缝长度较大的区域不一定具有较高生产贡献，实际生产能力还受到储层供液能力及压力传导能力影响；单纯采用导流能力大小进行排序，仅反映裂缝自身流动能力，无法表征其对整井生产动态的实际影响；若采用产量比例评价裂缝贡献时，不同裂缝之间存在相互影响，难以区分某一裂缝单元对整体生产能力的边际作用。

163、因此，基于动态有效导流能力计算结果，本发明旨在建立一种归一化边际生产贡献指数评价方法，通过改变目标反演单元有效导流状态，分析其对整体生产响应的影响程度，实现优势有效裂缝单元识别。

164、通过本发明最终获得压裂施工结束时各反演单元的初始等效导流能力、经返排动态资料或返排资料缺失条件下早期生产动态校正后确定的生产阶段初始有效导流能力、生产过程中动态有效导流能力，以及不同生产阶段对应的归一化边际生产贡献指数，形成裂缝形成状态→返排后有效状态→生产动态状态→生产贡献状态的全过程评价体系。

165、通过将动态有效导流能力变化过程与裂缝生产贡献评价相结合，实现从“裂缝是否形成”到“裂缝是否保持有效导流作用”，再到“裂缝对整井生产是否具有显著贡献”的逐级评价，为压裂井有效裂缝识别、压裂效果评价以及后续措施优化提供依据。

166、本发明的有益效果为：

167、（1）建立了压裂施工形成裂缝向压后实际有效导流裂缝的连续定量转换关系。

168、不直接将压裂施工模拟得到的裂缝长度、裂缝高度或初始裂缝属性作为压后长期生产阶段的固定有效裂缝参数，而是以裂缝导流能力为连续状态参数，将施工结束时初始等效导流能力、返排后或早期生产校正后的生产阶段初始有效导流能力以及长期生产过程中的动态有效导流能力逐阶段继承和更新，从而实现压裂施工、返排和生产三个阶段裂缝状态之间的连续衔接。

169、与主要侧重裂缝网络几何及属性反演的现有方法相比，可进一步表征施工形成裂缝在压后实际工况下的有效导流状态变化。

170、（2）能够表征实际裂缝内部支撑剂铺置非均匀性对整体流动能力的影响。

171、根据不同裂缝位置处的支撑剂铺置浓度和法向有效应力确定局部裂缝段初始导流能力，并按照主要流动路径上的水力阻力等效关系获得反演单元初始等效导流能力，而不是采用局部导流能力的简单算术平均值。

172、因此能够体现远井端、局部低铺砂区等低导流区域形成的串联流动瓶颈，使得到的反演单元初始有效导流状态更符合实际非均匀支撑裂缝的流动特征。

173、（3）提高了不同现场资料完整程度下方法的工程适用性。

174、对于具有完整返排流量、累计返排量及压力资料的目标井，本发明利用返排动态对施工结束时的初始等效导流能力进行校正；对于缺少连续返排资料的目标井，则利用返排结束后的早期生产动态对生产阶段初始有效导流状态进行替代校正，且不将早期生产资料与返排资料混为同一物理过程。

175、由此使该方法既能够适用于返排监测资料较完整的压裂井，也能够适用于现场返排测试资料不完整但具有生产动态资料的工程条件。

176、（4）降低了多段多簇压裂井动态反演中的参数非唯一性。

177、在压裂施工阶段首先确定裂缝主要几何形态及支撑剂铺置状态，在后续返排及生产阶段不再同时调整裂缝长度、裂缝位置、裂缝方位等已确定的几何参数，而是根据现场动态资料的空间分辨能力设置有限数量的有效导流校正参数和现场应力敏感修正参数。

178、对于动态资料无法有效独立约束的裂缝单元进一步进行参数合并，从而减少不同裂缝参数之间的等效补偿，提高动态反演结果的稳定性和工程可解释性。

179、（5）能够反映长期生产过程中有效裂缝导流能力随有效应力及加载历史的动态演化。

180、将支撑剂长期导流实验获得的应力敏感先验规律与现场生产动态相结合，通过有限数量现场修正系数将实验条件下的应力敏感规律转换至实际裂缝条件；同时引入历史最大有效应力，仅对超过既有最大有效应力的新增加载部分计算新的不可逆导流损失，避免在裂缝卸载或历史应力范围内重复加载时恢复已经因支撑剂压密、嵌入和破碎造成的导流能力损失。

181、相较于采用固定裂缝导流能力或仅确定设计意义上合理导流能力的方法，可获得具有时间演化特征的现场动态有效导流能力。

182、（6）实现了动态有效导流能力与裂缝实际生产影响程度的进一步区分。

183、在获得各反演单元动态有效导流能力后，通过保持储层参数、生产制度及其他裂缝单元状态不变，仅改变目标反演单元的动态有效导流能力，计算整井累计产量变化，并据此建立归一化边际生产贡献指数。

184、该评价结果反映的是目标裂缝导流状态变化对整井生产响应造成的相对影响，而不是简单以裂缝长度、导流能力大小或者生产测井分段产量比例代替裂缝生产贡献，因此能够识别高导流但低贡献裂缝、持续高贡献裂缝以及长期衰减明显的低效裂缝，为压裂效果评价、生产制度调整和后续措施优化提供依据。