一種基於壓裂模型數據量板的裂縫參數快速識別方法
2024-04-15 01:26:05 3
1.本發明屬於油田開發領域，更具體地說，尤其涉及一種基於壓裂模型數據量板的裂縫參數快速識別方法。
背景技術：
2.油氣開採總體進入中後期，水力壓裂已成為深層非常規油氣藏增產的關鍵核心技術，準確推斷壓裂改造裂縫的幾何形態與動態擴展規律將直接影響壓裂改造效果評價，為此，實時獲取裂縫真實幾何參數對於改善油氣井產能並提高油氣採收率具有重要意義。
3.目前，獲取裂縫參數的壓裂監測方法主要有以下幾類：一是微地震監測技術，其通過反演壓裂前沿應力釋放引發的諸多離散微地震事件，識別裂縫幾何形態，但微地震有效信號極其微弱，採集數據信噪比低，數據量龐大，造成數據處理困難，監測存在較大的滯後性；二是電磁法監測技術，其利用壓裂液低阻特性，通過反演壓裂前後地下電阻率，分析電阻率隨時間變化，圈定壓裂低阻異常區，然而，採用常規反演手段難以擺脫電磁法固有的體積效應限制，致使裂縫參數識別精度受限；三是同位素示蹤劑監測技術，其通過分析示蹤劑注入/返排濃度變化，評價不同壓裂層段產出貢獻差異，推斷壓裂裂縫參數，不足的是難以詳細刻畫裂縫形態分布且不能實現實時監測；四是分布式光纖監測技術，包括分布式溫度傳感和分布式聲波傳感技術，通過實時監測沿全水平井段的溫度和聲波剖面，分析溫度和聲波分布特徵，實現井下裂縫動態擴展評價，但監測成本高昂，數據量龐大，數據處理實效性較差，數據解釋以定性為主。
技術實現要素：
4.本發明的目的是為了解決現有技術中存在的缺點，而提出的一種基於壓裂模型數據量板的裂縫參數快速識別方法，應用電磁法監測技術，提出一種基於壓裂模型數據量板的裂縫參數快速識別方法，以解決傳統壓裂監測裂縫識別方法難以滿足精度和時效性兼具的問題。
5.為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：
6.一種基於壓裂模型數據量板的裂縫參數快速識別方法，包括如下步驟：
7.s1、工區地質和物探資料收集；
8.s2、工區壓裂模型構建與測線布設；
9.依據收集地質和物探資料，確定壓裂模型先驗信息，結合裂縫擴展假設條件，構建等效壓裂模型，計算工區等效電阻率，所述壓裂模型先驗信息為在某一時域內的壓裂段數和射孔數已知，所述裂縫擴展假設條件為在壓裂段內的某一射孔對應一條單縫；
10.s3、模型正演計算與數據量板搭建；
11.所述模型正演計算將在壓裂液波及範圍內的裂縫等效為若干個電偶極子疊加，計算全空間均勻介質中地面任意點的電位、計算某一時刻測量電極mn電位差以及計算其在裂縫生成前後的一階時域差分值，獲取電位差異常值，以消除井產生的背景場影響；
12.s4、實測數據採集與處理；
13.所述實測數據採集指按上述測線布設方式，通過對井口供低壓低頻電流，測量mn之間的電位差；
14.s5、裂縫參數識別；
15.所述裂縫參數識別指通過分析實測數據的電位差異常值及電位差異常曲線特徵，進一步解釋單縫或複雜多縫模型參數。
16.優選的，步驟s2中計算工區等效電阻率具體採用如下計算式：
[0017][0018]
式中，ρ為等效電阻率；ρi為第i層電阻率；hi為第i層的厚度；h為最大深度。
[0019]
優選的，步驟s2中，所述測線布設採用地面雙測線布設，所述雙測線關於水平井地面投影所在直線平行且對稱，雙測線點距與線距視工區等效電阻率、水平井埋深、供電條件、儀器精度等而定，所述供電條件採用低壓低頻電流且供電電極a連接井口、供電電極b位於無窮遠，測量電極m即為雙測線的各個測點，測量電極n位於井口附近。
[0020]
優選的，步驟s3中，計算全空間均勻介質中地面任意點的電位、計算某一時刻測量電極mn電位差以及計算其在裂縫生成前後的一階時域差分值，採用如下計算式：
[0021][0022][0023]
δu
t0
＝v(m,t0)-v(n,t0)
ꢀꢀ
(4)
[0024]ua,t
＝δu
t+δt-δu
t
ꢀꢀ
(5)
[0025]
按公式(2)、(3)計算全空間均勻介質中地面任意點的電位，按公式(4)計算某一時刻測量電極mn電位差，按公式(5)計算其在裂縫生成前後的一階時域差分值；
[0026]
式中，v(m,t0)和v(n,t0)分別表示在t0時刻測量電極m和n的電位；δu
t0
為t時刻測量電極m與參考電極n的電位之差；為偶極矩；表示矢徑，即偶極子中心與m之間距離；i表示虛數；k為波數，與頻率有關；為單位矢量；i0為供電電流；σ為圍巖等效電導率，即等效電阻率的倒數；δu
t
為裂縫生成前電位差；δu
t+δt
為裂縫生成後電位差；u
a,t
為裂縫生成後電位差異常。
[0027]
優選的，所述數據量板搭建指通過建立不同裂縫模型，分析電位差異常值及電位差異常曲線特徵與裂縫幾何參數之間的定性、定量關係。
[0028]
優選的，所述分析電位差異常值及電位差異常曲線特徵與裂縫幾何參數之間的定性、定量關係，具體包括：
[0029]
單縫模型數據量板和複雜多縫模型數據量板，單縫模型幾何參數包括縫長、方位、裂縫中心位置，複雜多縫模型幾何參數包括縫長、方位、縫寬。
[0030]
優選的，步驟s4中，所述實測數據處理按計算式(5)計算各測點的電位差異常值，繪製雙測線的電位差異常曲線。
[0031]
優選的，步驟s1中，所述地質資料包括：工區地質構造、地層巖性、水文地質、地形等；
[0032]
所述物探資料包括：鑽孔資料、電阻率測井資料。
[0033]
本發明的技術效果和優點：本發明提供的一種基於壓裂模型數據量板的裂縫參數快速識別方法，與傳統的識別方法相比，本發明針對傳統水力壓裂監測難以滿足精度和實時性兼具的問題，採用基於壓裂模型數據量板的裂縫參數快速識別方法，用於指導壓裂效果評價與優化決策。
附圖說明
[0034]
圖1是本技術實施例提供的電磁監測裂縫參數識別技術流程圖；
[0035]
圖2是本技術實施例提供的壓裂模型及電磁監測測線布設示意圖；
[0036]
圖3是本技術實施例提供的單縫模型與雙縫模型示意圖；
[0037]
圖4是本技術實施例提供的單縫縫長實驗示意圖；
[0038]
圖5是本技術實施例提供的測線中心點電位差異常隨單縫縫長變化曲線示意圖；
[0039]
圖6是本技術實施例提供的單縫方位實驗示意圖；
[0040]
圖7是本技術實施例提供的測線中心點電位差異常隨單縫方位變化曲線示意圖；
[0041]
圖8是本技術實施例提供的電位差異常隨單縫位置變化圖；
[0042]
圖9是本技術實施例提供的單縫與雙縫電位差異常曲線對比示意圖。
具體實施方式
[0043]
為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合具體實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，並不用於限定本發明。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明保護的範圍。
[0044]
本發明提供了如圖1-9的一種基於壓裂模型數據量板的裂縫參數快速識別方法，包括以下步驟：
[0045]
工區地質和物探資料收集
[0046]
所述地質資料至少包括工區地質構造、地層巖性、水文地質、地形，所述物探資料至少包括鑽孔資料、電阻率測井資料。
[0047]
工區壓裂模型構建與測線布設，具體包括：
[0048]
依據收集地質和物探資料，簡化壓裂模型，按公式(1)計算工區等效電阻率；
[0049][0050]
式中，ρ為等效電阻率；ρi為第i層電阻率；hi為第i層的厚度；h為最大深度。
[0051]
依據收集地質和物探資料，確定壓裂模型先驗信息，結合裂縫擴展假設條件，構建等效壓裂模型，計算工區等效電阻率，所述壓裂模型先驗信息為在某一時域內的壓裂段數和射孔數已知，所述裂縫擴展假設條件為在壓裂段內的某一射孔對應一條單縫；
[0052]
所述測線布設採用地面雙測線布設，所述雙測線關於水平井地面投影所在直線平行且對稱，雙測線點距與線距視工區等效電阻率、水平井埋深、供電條件、儀器精度等而定，所述供電條件採用低壓低頻電流且供電電極a連接井口、供電電極b位於無窮遠，測量電極m即為雙測線的各個測點，測量電極n位於井口附近。
[0053]
實例給出單一測線長度2000m，點距20m，雙測線線距1000m，測點總數202個。圖2為實施例提供的一種壓裂模型及電磁監測測線布設示意圖，圖3為實施例提供的一種單縫模型與雙縫模型示意圖。
[0054]
模型正演計算與數據量板搭建
[0055]
所述模型正演計算將在壓裂液波及範圍內的裂縫等效為若干個電偶極子疊加，按公式(2)、(3)計算全空間均勻介質中地面任意點的電位，按公式(4)計算某一時刻測量電極mn電位差，按公式(5)計算其在裂縫生成前後的一階時域差分值，獲取電位差異常值u
a,t
，以消除井產生的背景場影響。
[0056][0057][0058]
δu
t0
＝v(m,t0)-v(n,t0)
ꢀꢀ
(4)
[0059]ua,t
＝δu
t+δt-δu
t
ꢀꢀ
(5)
[0060]
式中，v(m,t0)和v(n,t0)分別表示在t0時刻測量電極m和n的電位；δu
t0
為t時刻測量電極m與參考電極n的電位之差；為偶極矩；表示矢徑，即偶極子中心與m之間距離；i表示虛數；k為波數，與頻率有關；為單位矢量；i0為供電電流；σ為圍巖等效電導率，即等效電阻率的倒數；δu
t
為裂縫生成前電位差；δu
t+δt
為裂縫生成後電位差；u
a,t
為裂縫生成後電位差異常。
[0061]
所述數據量板搭建指通過建立不同裂縫模型，分析電位差異常值及電位差異常曲線特徵與裂縫幾何參數之間的定性、定量關係，具體包括單縫模型數據量板和複雜多縫模型數據量板，單縫模型幾何參數包括縫長、方位、裂縫中心位置，複雜多縫模型幾何參數包括縫長、方位、縫寬等。
[0062]
圖4至圖9為本實施例的裂縫模型數據量板。
[0063]
實測數據採集與處理
[0064]
所述實測數據採集指按上述測線布設方式，通過對井口供低壓低頻電流，測量mn之間的電位差；所述實測數據處理按公式(5)計算各測點的電位差異常值，繪製雙測線的電位差異常曲線。
[0065]
裂縫參數識別
[0066]
所述裂縫參數識別指通過分析實測數據的電位差異常值及電位差異常曲線特徵，進一步解釋單縫或複雜多縫模型參數。
[0067]
綜上，與傳統的識別方法相比，本發明針對傳統水力壓裂監測難以滿足精度和實時性兼具的問題，採用基於壓裂模型數據量板的裂縫參數快速識別方法，用於指導壓裂效果評價與優化決策。
[0068]
最後應說明的是：以上所述僅為本發明的優選實施例而已，並不用於限制本發明，儘管參照前述實施例對本發明進行了詳細的說明，對於本領域的技術人員來說，其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分技術特徵進行等同替換,凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。