CN107916917B - 提高水力压裂双翼裂缝缝长的方法 - Google Patents

提高水力压裂双翼裂缝缝长的方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种提高水力压裂双翼裂缝缝长的方法,提高水力压裂双翼裂缝缝长的方法包括:步骤1,对实施井进行静、动态岩石力学测试,并进行校正,得到油藏纵向上地应力数据;步骤2,进行模拟优化,得到最佳的射孔方案,防止缝高失控,提高裂缝长度;步骤3,进行不同压裂液粘度下、不同施工排量下、不同砂比下支撑剂的运移规律物理模拟,并得到数学模型。该提高水力压裂双翼裂缝缝长的方法在压裂过程中,通过设计压裂液粘度和施工排量,配套裂缝缝高设计,可以实现裂缝缝长的有效提高。

Description

提高水力压裂双翼裂缝缝长的方法
技术领域
本发明涉及油藏增产措施领域,特别是涉及到一种提高水力压裂双翼裂缝缝长的方法。
背景技术
我国石油资源量丰富,其中低渗透资源占到总资源量的49%,低渗透油气藏已经成为目前勘探工作的主要对象和储量增长的主体,而压裂改造是低渗透油气藏得到有效开发的关键技术。
低渗透储层致密、物性差,一般无自然产能或低产,经济开采主要采取压裂改造储层的方法来获得商业产量,而水力压裂裂缝缝长的大小是影响储层压后产量高低的关键因素。水力压裂裂缝缝长大小主要受到地质因素和工程因素的影响,地质因素主要包括储隔层厚度、储隔层应力大小等,工程因素主要包括射孔参数、压裂液粘度、支撑剂密度、加砂量、施工排量等。
目前,由于我国低渗透储层岩性复杂、物性差,裂缝扩展困难,如何有效的改善该类储层的开发效果,我们发明了一种提高水力压裂裂缝缝长的方法,解决了以上技术问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于全三维压裂模拟软件及可视化大型压裂流动平板实验装置,开展支撑剂在裂缝中的运移规律数模及物模测试,得到控制裂缝缝长的关键因素的提高水力压裂双翼裂缝缝长的方法。
本发明的目的可通过如下技术措施来实现:提高水力压裂双翼裂缝缝长的方法,该提高水力压裂双翼裂缝缝长的方法包括:步骤1,对实施井进行静、动态岩石力学测试,并进行校正,得到油藏纵向上地应力数据;步骤2,进行模拟优化,得到最佳的射孔方案,防止缝高失控,提高裂缝长度;步骤 3,进行不同压裂液粘度下、不同施工排量下、不同砂比下支撑剂的运移规律物理模拟,并得到数学模型。
本发明的目的还可通过如下技术措施来实现:
在步骤1中,通过岩心岩石力学物模实验测试,进行有限数量岩心的岩石力学物模实验,得到岩心的静态弹性模量Es 和静态泊松比ν s ;通过对测井数据计算,得到岩心动态弹性模量Ed 和动态泊松比ν d
在步骤1中,通过数据拟合,得到岩石力学动静态参数转换关系,通过应力计算,得到油藏纵向上的准确地应力数据,
表达式为:
Es=6972.94+0.32666Ed
νs=0.13401+0.30956νd
Figure BDA0001127993570000021
其中,Es ——静态杨氏模量,MPa;
Ed ——动态杨氏模量,MPa;
νs——静态泊松比,无量纲;
νd——动态泊松比,无量纲;
σh——最小水平应力,MPa;
σv——垂向应力,MPa;
P——油藏孔隙压力,MPa;
σt——构造应力,MPa 。
在步骤2中,基于油藏纵向上地应力准确计算的基础上,进行射孔优化,通过射孔优化,采用储层段进行集中射孔方式能有效防止裂缝缝高失控,从而提高裂缝长度。
在步骤3中,通过可视化大型压裂流动平板实验,得出影响支撑剂运移距离的三个数学公式:
压裂液粘度对支撑剂的水平运移速度用公式表示为:
Vh=0.0695μ+11.507
施工排量对支撑剂的水平运移速度用公式表示为:
Vh=2.265Q+4.6483
携砂液砂比对支撑剂的水平运移速度用公式表示为:
Vh=-0.035S +15.818
其中Vh——支撑剂颗粒水平运移速度,cm/s;
μ——压裂液粘度,mPa·s;
Q——现场施工排量,m3/min;
S——砂比,%。
本发明中的提高水力压裂双翼裂缝缝长的方法,基于全三维压裂模拟软件及可视化大型压裂流动平板实验装置,开展支撑剂在裂缝中的运移规律数模及物模测试,得到控制裂缝缝长,在压裂过程中,通过设计压裂液粘度和施工排量,配套裂缝缝高设计,可以实现裂缝缝长的有效提高。
附图说明
图1为本发明的提高水力压裂双翼裂缝缝长的方法的一具体实施例的流程图;
图2为本发明的一具体实施例中动静态弹性模量转换图;
图3为本发明的一具体实施例中动静态泊松比转换图;
图4为本发明的一具体实施例中压裂液粘度与支撑剂运移速度的关系曲线图;
图5为本发明的一具体实施例中施工排量与支撑剂运移速度的关系曲线图;
图6为本发明的一具体实施例中砂比与支撑剂运移速度的关系曲线图;
图7为本发明的一具体实施例中应力剖面图;
图8为本发明的一具体实施例中水力裂缝模拟图;
图9为本发明的一具体实施例中某井缝高裂缝监测图;
图10为本发明的一具体实施例中某井缝长裂缝监测图。
具体实施方式
为使本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂,下文特举出较佳实施例,并配合附图所示,作详细说明如下。
如图1所示,图1为本发明的提高水力压裂双翼裂缝缝长的方法的流程图。
步骤101,对实施井进行静、动态岩石力学测试,并进行校正,得到油藏纵向上准确地应力数据。
通过岩心岩石力学物模实验测试,按照国家标准GB/T 50266-99(工程岩体实验方法标准)、美国材料与试验协会(ASTM)测试标准:ASTMD2664-04(三轴测试)、D4543-04(岩样制备)、国际岩石力学学会(ISRM)岩石力学实验建议方法等,进行有限数量岩心的岩石力学物模实验,得到岩心的静态弹性模量Es (量纲:MPa)和静态泊松比ν s (无量纲)的数据;通过对测井数据计算,得到岩心动态弹性模量Ed (量纲:MPa)和动态泊松比ν d (无量纲) 的数据。
通过数据拟合,得到岩石力学动静态参数转换关系图,见图2、图3。通过应力计算,得到油藏纵向上的准确地应力数据。
表达式为:
Es=6972.94+0.32666Ed
νs=0.13401+0.30956νd
Figure BDA0001127993570000041
Es ——静态杨氏模量,MPa;
Ed ——动态杨氏模量,MPa;
νs——静态泊松比,无量纲;
νd——动态泊松比,无量纲;
σh——最小水平应力,MPa;
σv——垂向应力,MPa;
P——油藏孔隙压力,MPa;
σt——构造应力,MPa 。
步骤102,采用全三维压裂模拟软件进行模拟优化,得到最佳的射孔方案,防止缝高失控,从而提高裂缝长度。
基于油藏纵向上地应力准确计算的基础上,采用国外Gohfer或 FracproPT全三维软件,进行射孔优化,通过射孔优化,采用储层段进行集中射孔方式能有效防止裂缝缝高失控,从而提高裂缝长度。
步骤103,采用可视化大型压裂流动平板实验装置,进行不同压裂液粘度下、不同施工排量下、不同砂比下支撑剂的运移规律物理模拟,并得到数学模型。见图4、图5、图6:
从图4可看出,压裂液粘度对支撑剂水平运移速度有着较大的影响,随着压裂粘度的增大,其携砂能力增强,支撑剂的水平运移速度不断的增大,支撑剂被携带到了裂缝的深部,增加了裂缝的长度。
从图5可看出,随着施工排量增大,颗粒水平运移速度增大,此处用所的压裂液粘度较高,其携砂性能较好,支撑剂的水平运移速度较快。可见,增大排量可以将支撑剂推移到裂缝的深处,从而增加裂缝的长度。在现场施工时,为了造出更长的支撑裂缝,可以在条件允许范围内尽量提高施工的排量。
从图6可看出,砂比对支撑剂水平运移速度有着一定的影响,随着砂比的增大,其携砂能力增强,支撑剂的水平运移速度不断的减小,支撑剂被携带到了裂缝的深部,增加了裂缝的长度。
通过可视化大型压裂流动平板实验,得出影响支撑剂运移距离的三个数学公式:
压裂液粘度对支撑剂的水平运移速度用公式表示为:
Vh=0.0695μ+11.507
施工排量对支撑剂的水平运移速度用公式表示为:
Vh=2.265Q+4.6483
携砂液砂比对支撑剂的水平运移速度用公式表示为:
Vh=-0.035S +15.818
其中Vh——支撑剂颗粒水平运移速度,cm/s;
μ——压裂液粘度,mPa·s。
Q——现场施工排量,m3/min。
S——砂比,%。
以下为应用本发明的一具体实施例,某井油层井段4065-6085m,储层温度160℃,层厚20m,为提高水力压裂双翼裂缝缝长,采用以下实施方式:
1、根据岩石力学室内实验及测井数据进行力学参数校正,校正后目的层最小主应力70~71MPa,隔层应力74~75MPa,储隔层应力差为4-5MPa,总体遮挡性较差。采用集中射孔方式,射孔井段4070-4080m,油层不全部射开,防止缝高失控,有效延伸裂缝缝长。见图7、图8:
图7为应力剖面计算图,通过计算校正,目的层最小主应力70~71MPa,隔层应力74~75MPa,储隔层应力差为4-5MPa,总体遮挡性较差。
图8为裂缝模拟图,从图8可以看出,通过集中射孔,有效的控制缝高,采用FracproPT全三维软件模拟计算,裂缝支撑缝长为154.6m,支撑缝高为 38.3m。
2、设计采用高粘压裂液体系,地层温度160℃下、剪切2小时后粘度达 70mpa.s(SY/T5107-2005《水基压裂液性能评价方法》标准要求表观粘度50 mpa.s),采用高排量压裂实施,施工排量设计5.5m3/min。
3、通过裂缝监测显示,井温测试缝高30m,地面微地震裂缝监测裂缝半长150m,达到了提高水力压裂双翼裂缝缝长的目的。见图9、图10。
图9为裂缝缝高测试图,从图9可以看出,通过裂缝监测显示,井温测试缝高30m,达到缝高的有效控制。
图10为裂缝缝长测试图,从图10可以看出,通过裂缝监测显示,地面微地震裂缝监测裂缝半长150m,达到了长缝压裂的施工目的。

Claims (1)

1.提高水力压裂双翼裂缝缝长的方法,其特征在于,该提高水力压裂双翼裂缝缝长的方法包括:
步骤1,对实施井进行静、动态岩石力学测试,并进行校正,得到油藏纵向上地应力数据;
步骤2,进行模拟优化,得到最佳的射孔方案,防止缝高失控,提高裂缝长度,具体为,采用全三维压裂模拟软件进行模拟优化,得到最佳的射孔方案,防止缝高失控,从而提高裂缝长度;
步骤3,进行不同压裂液粘度下、不同施工排量下、不同砂比下支撑剂的运移规律物理模拟,并得到数学模型;
在步骤1中,通过岩心岩石力学物模实验测试,进行有限数量岩心的岩石力学物模实验,得到岩心的静态弹性模量ES 和静态泊松比ν s ;通过对测井数据计算,得到岩心动态弹性模量Ed 和动态泊松比ν d ;通过数据拟合,得到岩石力学动静态参数转换关系,通过应力计算,得到油藏纵向上的准确地应力数据,
表达式为:
ES=6972.94+0.32666Ed
ν s =0.13401+0.30956ν d
Figure FDA0002443419020000011
其中,ES ——静态杨氏模量,MPa;
Ed ——动态杨氏模量,MPa;
νs——静态泊松比,无量纲;
νd——动态泊松比,无量纲;
σh——最小水平应力,MPa;
σv——垂向应力,MPa;
P——油藏孔隙压力,MPa;
σt——构造应力,MPa ;
在步骤2中,基于油藏纵向上地应力准确计算的基础上,进行射孔优化,通过射孔优化,采用储层段进行集中射孔方式能有效防止裂缝缝高失控,从而提高裂缝长度;
在步骤3中,通过可视化大型压裂流动平板实验,得出影响支撑剂运移距离的三个数学公式:
压裂液粘度对支撑剂的水平运移速度用公式表示为:
Vh=0.0695μ+11.507
施工排量对支撑剂的水平运移速度用公式表示为:
Vh=2.265Q+4.6483
携砂液砂比对支撑剂的水平运移速度用公式表示为:
Vh=-0.035S +15.818
其中Vh——支撑剂颗粒水平运移速度,cm/s;
μ——压裂液粘度,mPa·s;
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