一种致密油气藏混合水压裂参数确定方法与流程

1.本发明涉及一种致密油气藏混合水压裂参数确定方法，属于采油工程技术领域。


背景技术：

2.目前国内外致密油气藏广泛采用混合水压裂工艺技术，该技术采用不同粘度压裂液体系，采取“大液量、大砂量、高排量、低砂比”及交替注入，形成大量剪切裂缝，能够有效提高人工裂缝复杂程度，增大改造体积，进而大幅提高单井产量。
3.压裂参数对压裂效果的起到至关重要的作用，因此，压裂参数的选取非常关键，目前有关压裂参数的选取法往往利用区域力学参数建立理想模型，依据压裂模拟软件及产量预测软件，模拟分析对比不同参数下单井产量。例如，名称为《鄂尔多斯盆地致密油水平井体积压裂优化设计》(石油钻采工艺2015年7月，作者包括白小虎、齐银等)论文，该论文公开了一种致密油水平井体积压裂设计方法，但是该设计方法模拟的裂缝形态相对较为简单，与地质实际条件差别较大，进而影响产能预测结果及压裂设计参数选择，导致单井改造效果达不到预期要求。


技术实现要素：

4.本发明的目的是提供一种致密油气藏混合水压裂参数确定方法，以解决目前压裂参数确定过程中模拟的裂缝形态与实际地质条件差别较大导致确定的压裂参数的压裂效果达不到预期的问题。
5.本发明为解决上述技术问题而提供一种致密油气藏混合水压裂参数确定方法，该确定方法包括以下步骤：
6.1)获取目标储层的地震数据和测井数据，对测井数据中的孔隙度进行归一化处理；
7.2)对获取的地震数据进行处理，筛选出与孔隙度相关性大于设定阈值的地震属性；
8.3)确定筛选后的各地震属性与孔隙度间的非线性关系，进行孔隙度随机计算，选取孔隙度平均值作为目标储层的有效孔隙度模型；
9.4)在所述有效孔隙度模型上叠加地震相干属性建立综合可压性模型；
10.5)在综合可压性模型上，根据岩石弹性力学参数模拟计算区域水平两向应力差；
11.6)根据区域水平两向应力差分布，确定不同压裂参数变化时下的压裂改造体积的变化情况，根据压裂改造体积大小即变化幅度确定压裂参数。
12.本发明利用综合可压性模型及岩石弹性力学参数模拟计算出区域水平两向应力差分布，并采用三维裂缝模型分析混合水压裂工艺下各压裂参数下的裂缝扩展形态，依据压裂改造体积大小及变化幅度对参数进行优选，最终确定出合理的混合水压裂设计参数。本发明能够较为精确反映储层非均质性，模拟的裂缝形态与实际地质条件差别较小，得到的压裂参数相比常规方法更为可靠，能够达到压裂预期。
13.进一步地，为了准确获取地震属性与孔隙度之间的非线性关系，所述步骤3)中的非线性关系确定采用神经网络计算方法确定。
14.进一步地，为了排除自相关属性，所述步骤2)中筛选出的地震属性还经过自相关属性的筛选。
15.进一步地，所述的区域水平两向应力差为水平最大主应力与水平井最小主应力的差值。
16.进一步地，所述步骤5)中的岩石弹性力学参数包括杨氏模量、泊松比、断裂韧性、孔隙压力以及区域平均最大主应力。
17.进一步地，为了获得较为准确的混合水压裂裂缝形态，所述区域水平两向应力差是利用物质点法通过三维压裂模拟软件fracpredicto计算得到。
18.进一步地，为了获得较为合理的混合水压裂设计参数，所述步骤6)是采用三维压裂模拟软件，模拟分析混合水压裂工艺下不同压裂参数下的裂缝扩展形态，根据裂缝扩展形态圈定不同压裂参数下的压裂改造体积。
19.进一步，所述的设定阈值为30％。
附图说明
20.图1是本发明致密油气藏混合水压裂参数确定方法的流程图；
21.图2是本发明实施例中不同压裂段数下压裂改造体积变化示意图。
具体实施方式
22.下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步地说明。
23.本发明首先利用地震资料建立区块构造模型，对地震属性与孔隙度敏感性进行总体排序，优选地震属性；建立测井孔隙度与优选地震属性相关关系并进行孔隙度属性建模，取其平均值作为有效孔隙度模型，并与相干属性叠加，最终得到综合可压性模型。利用综合可压性模型及区域弹性力学相关参数，采用物质点算法，模拟计算出区域水平两向应力差分布，并采用三维裂缝模型分析混合水压裂工艺下压裂段数、施工排量、加砂规模、前置液比例、平均砂比、加砂程序等不同工程设计参数下的裂缝扩展形态，依据压裂改造体积大小及变化幅度对参数进行优选，最终确定出合理的混合水压裂设计参数。该方法的实现流程如图1所示，具体实施过程如下。
24.1.获取目标储层的地震数据和测井数据。
25.本实施例选取杭锦旗区块作为目标储层，获取该区块的地震数据，同时获取该区块的18口直井及12口水平井导眼段测井及井斜数据。同时根据获取的地震数据建立目标储层的三维构造模型；根据测井数据确定相应的孔隙度曲线，并对各井的孔隙度曲线进行归一化处理。
26.2.对获取的地震数据进行处理，筛选出敏感的地震属性。
27.地震数据的属性包括很多，例如，均方根振幅、10hz单频体、相对阻抗、频率峰值振幅、曲率等，本发明根据各地震属性与孔隙度的相关性大小对地震属性进行筛选，本实施例采用模糊数学算法对各地震属性与孔隙度的相关性大小进行排序，优选出相关性大于70％的地震属性。此外，为了排除自相关属性，对优选出的地震属性开展相关性分析，排除相关
系数达到0.8以上的地质属性，本实施例按照上述方式最终筛选出8个地震属性。
28.3.确定筛选后的地震属性与孔隙度间的关系，建立有效孔隙度模型。
29.由于地震属性和孔隙度之间的非线性关系比较复杂，很难描述，为了准确描述孔隙度和地震属性之间的关系，本发明采用人工智能神经网络的方式确定孔隙度与各地震属性之间关系。对本实施例而言，对本实施例而言，沿井轨迹的地震数据和孔隙度都是已知的，以这些井点钻遇的数据作为训练样本训练神经网络，建立起孔隙度与多个地震属性的神经网络模型。因神经网络模型为随机模型，每次训练得到的神经网络模型都可能不同，为了确保得到接近实际的孔隙度分布，训练中，以随机抽取70％的样本数据作为训练数据，剩下30％的样本数据作为检验数据，并且训练数据、检验数据都要达到一定的相关程度才接受这一神经网络模型。同时，为了尽量反映孔隙度与地震属性的关系，保存100个满足条件的神经网络模型，一方面通过平均来得到多个地震属性与孔隙度的关系，建立起孔隙度的三维分布，另一方面可对结果进行概率分析，对孔隙度的不确定性进行定量评价。
30.将孔隙度与对应的筛选出的地震属性组成样本数据，以70％样本数据作为训练样本，30％样本数据进行验证，进行100次随机建模，优选相关性达到70％以上的孔隙度计算模型，将得到的多个孔隙度平均值作为目标储层的有效孔隙度模型。
31.4.根据有效孔隙度模型建立综合可压性模型。
32.综合可压性模型是有效孔隙度模型与归一化后的地震相干属性叠加而成，对本实施例而言，将有效孔隙度分布模型及盒1层相干属性分布相加，最终建立了锦58井区南部盒1层综合可压性模型。该模型能够清晰反映出构造、物性变化，在一定程度上体现储层非均质性，能够为针对性压裂设计提供依据。
33.5.在综合可压性模型上，根据岩石弹性力学参数模拟计算区域水平两向应力差。
34.区域水平两向应力差为水平最大主应力与水平最小主应力的差值。本实施例根据锦58井区盒1层综合可压性模型，结合岩石弹性参数和区域力学参数，利用专业三维压裂模拟软件fracpredictor，利用物质点法，模拟计算得到区域水平两向应力差分布。其中岩石弹性力学参数包括杨氏模量、泊松比、断裂韧性、孔隙压力以及区域平均最大主应力，可以通过室内实验及测井方法获得。对本实施例而言，岩石弹性力学参数和计算得到的水平最大主应力与方位角如表1所示。
35.表1
[0036][0037]
6.根据区域水平两向应力差分布确定压裂参数。
[0038]
在区域水平两向应力差分布基础上，采用三维裂缝模型分析混合水压裂工艺下不同压裂参数对应的裂缝扩展形态，圈定得到不同参数下的压裂改造体积，依据压裂改造体积大小及变化幅度对参数进行优选，确定出合理的混合水压裂设计参数。其中压裂参数包括有压裂段数、施工排量、加砂规模、前置液比例、入地液量、压裂液粘度组合等。具体参数确定步骤如下：先根据压裂改造体积大小确定出合理的压裂改造段数(压裂段间距)，在确
定压裂段数(段间距)后，进行施工排量模拟优化，得到合理的施工排量，之后以确定的压裂改造段数、施工排量，模拟不同入地液量压裂改造体积，得到合理的入地液量，之后逐步模拟前置液比例、压裂液粘度组合、加砂量等参数下的压裂改造体积，得到相应的合理设计参数，其参数确定顺序为：压裂段数(段间距)、施工排量、入地液量、前置液比例、压裂液粘度组合、加砂量。
[0039]
对本实施例而言，选取目标井j58p2h，利用三维压裂模拟软件fracpredictor模拟不同压裂参数下压裂裂缝形态，并确定出压裂改造体积(srv)。依据压裂改造体积大小(srv)及变化幅度对参数进行优选，最终得到合理混合水压裂设计参数。以压裂段数优选为例，模拟计算压裂段数6-14段下的压裂裂缝模拟形态，并圈定压裂改造体积(srv)。当压裂改造段数为6段时，压裂改造体积较小，随着压裂级数增加，压裂改造体积逐渐增长，压裂段数达到12段，改造体积的增长逐渐变缓，当压裂段数达到14段后，压裂改造体积增加达到极限，如图2所示，此时再增加压裂段数，并不能得到良好的经济收益，由此最优压裂改造段数为12。