一种水平井的体积压裂差异化改造方法与流程

1.本发明涉及水平井的体积压裂改造技术领域，特别地涉及一种水平井的体积压裂差异化改造方法。


背景技术：

2.目前，随着我国油气资源的开发，低渗、特低渗、致密油及页岩油等非常规油气藏渐渐成为了我国油气资源开发的重点；由于非常规油气藏的特性，常规的开发手段难以发挥较好的作用，因此水平井体积压裂技术成为目前开发此类非常规油气藏的主要手段，且随着技术的发展，水平井水平段长度也越来越长。但由于开发储层具有较强的非均质性，导致沿水平井水平段储层的物性与含油性也会存在巨大的差异，同时水平井体积压裂的高成本，进行无优选常规的体积压裂改造，将造成水平开发产能低，开发成本大，最终导致巨大的开发经济效益损失。
3.常规的水平井体积压裂方法很少考虑沿水平井段非均质性的影响，布缝方式按照等距进行，且各位置设计改造程度基本一致。按照常规的改造方法，容易造成水平井体积压裂开发经济效益难以得到保障，同时也难以发挥水平井体积压裂技术对该类非常规储层的开发效果。
4.以上也就是说，常规的水平井的体积压裂改造方法存在无法保障水平井开发经济效益的问题。


技术实现要素：

5.针对上述现有技术中的问题，本技术提出了一种水平井的体积压裂差异化改造方法，解决了常规的水平井的体积压裂改造方法无法保障水平井开发经济效益的问题。
6.本发明的水平井的体积压裂差异化改造方法，包括以下步骤：
7.步骤一，整理目标区块的水平井的数据；
8.步骤二，根据水平井的数据，计算数据中的各个参数分别占水平井的初始产能的权重比；
9.步骤三，根据各个参数的权重比，建立水平井压裂甜点评价模型；
10.步骤四，利用水平井压裂甜点评价模型计算水平井压裂段的平均甜点度；
11.步骤五，绘制出水平井压裂段的平均甜点度与初始产能的散点图，并拟合关系曲线；
12.步骤六，参考拟合关系曲线，根据初始产能大小对水平井压裂段的平均甜点度进行分类划分，并建立甜点分类标准；
13.步骤七，根据水平井的甜点分类标准、测井相应特征、地质参数以及工程参数分类标准，建立甜点分类标准中各类甜点对应测井参数的取值区间；
14.步骤八，根据取值区间，利用油藏数值模拟的手段，对各类甜点的裂缝的几何参数进行优化设计，并建立水平井水平段的体积压裂差异化改造方案设计模板；
15.步骤九，根据水平井的测井数据，利用水平井压裂甜点评价模型，得到沿水平段各类甜点的甜点度的分布情况；
16.步骤十，基于水平段各类甜点的甜点度的分布情况，再根据建立的体积压裂差异化改造方案设计模板，对水平井的体积压裂差异化改造方案进行设计，最终得到水平井的差异化改造方案。
17.在一个实施方式中，数据中的参数包括水平井的地质参数、工程参数、压裂施工参数和初始产能参数。
18.在一个实施方式中，步骤二，根据水平井的数据，计算数据中的各个参数分别占水平井的初始产能的权重比包括，采用多种数学方法分别计算数据中的各个参数分别占水平井的初始产能的初始权重比，再通过加权方法对其进行统计平均，最终获得加权后的各个参数的加权权重比。
19.在一个实施方式中，多种数学方法至少包括熵值法、灰色关联度分析法、层次分析法和pearson-mic法中的任意两种。
20.在一个实施方式中，步骤三，根据各个参数的权重比，建立水平井压裂甜点评价模型包括，根据数据中的各个参数的权重比，忽略影响权重较小的参数，利用bp神经网络与多元非线性拟合的手段，建立初始产能与数据中的各个参数的评价关系模型，并以此等价作为水平井压裂甜点评价模型的步骤。
21.在一个实施方式中，水平井压裂甜点评价模型的公式：d
综合
＝d1 d222.其中，d
综合
代表综合甜点；d1代表bp神经网络甜点评价模型；d2代表非线性拟合甜点评价模型。
23.在一个实施方式中，水平井压裂甜点评价模型的公式中，
[0024][0025]
其中，i代表隐含层输出层节点序号；f(x)代表隐含层的激活函数；w1jl代表输入层到隐含层节点的权值；w
2jl
代表隐含层到每个输出层节点的权值；θj代表隐含层到输出层每个节点的阈值；g(x)函数为输出层神经元的激活函数；x
l
代表各个参数值。
[0026]
在一个实施方式中，水平井压裂甜点评价模型的公式中，
[0027]
d2＝1.338-1.214x1 1.122x
12
0.853x
2-0.406x
22-0.478x
3-0.016x
32-0.954x4 0.461x
42
1.186x
5-2.024x
52-2.591x6 1.883x
62-0.117x7 0.191x
72-0.509x8 0.274x
82
0.522x
9-0.481x
92
[0028]
其中，x1代表泥质含量；x2代表孔隙度；x3代表渗透率；x4代表水平主应力差；x5代表杨氏模量；x6代表泊松比；x7代表岩石脆性指数；x8代表含油/气饱和度；x9代表油层厚度。
[0029]
在一个实施方式中，在步骤六中，根据初始产能大小将水平井压裂段的甜点度进行分类划分为四类，其中，i类甜点的甜度值d1为：d1＞0.59，ii类甜点的甜度值d2为：0.56≤d2≤0.59，iii类甜点的甜度值d3为：0.51≤d3≤0.56，非甜点的甜度值d4为：d4＜0.51。
[0030]
在一个实施方式中，步骤一，整理目标区块的水平井的数据包括，每次水平井压裂施工后对数据进行重新整理的步骤。
[0031]
上述技术特征可以各种适合的方式组合或由等效的技术特征来替代，只要能够达
到本发明的目的。
[0032]
本发明提供的一种水平井的体积压裂差异化改造方法，与现有技术相比，至少具备有以下有益效果：
[0033]
以已开发水平井的相关数据作为样本数据，对水平井水平段的非均质性甜点分布进行了评价与分析，进而根据水平段各位置的物性与含油性级别，针对水平井水平段的不同类甜点区域设计差异化改造方案，这样最大化的发挥了体积压裂的改造效果，控制了压裂改造成本，进而保证了水平井开发的经济效益。
附图说明
[0034]
在下文中将基于实施例并参考附图来对本发明进行更详细的描述。其中：
[0035]
图1显示了本发明的水平井的体积压裂差异化改造方法的方法流程图；
[0036]
图2显示了本发明实施例中该井区的工程参数占初始产能的权重分布图；
[0037]
图3显示了本发明实施例中该井区的地质参数占初始产能的权重分布图；
[0038]
图4显示了本发明实施例中该井区的初始产能与甜度值的拟合关系曲线图；
[0039]
图5显示了本发明实施例中该井区的甜点类型划分成果图；
[0040]
图6显示了本发明实施例中该井区的自然伽马减小系数与电阻率交会图；
[0041]
图7显示了本发明实施例中该井区的自然电位与电阻率交会图；
[0042]
图8显示了本发明实施例中p17井水平段各类甜点分布图；
[0043]
图9显示了本发明实施例中p17井水平段的差异化压裂改造方案；
[0044]
图10显示了本发明实施例中p17井的水平段的体积压裂差异化改造程度的收入和投入曲线示意图。
[0045]
在附图中，相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例。
具体实施方式
[0046]
下面将结合附图对本发明作进一步说明。
[0047]
如图1所示，本发明提供了一种水平井的体积压裂差异化改造方法，其包括以下步骤：
[0048]
步骤一，整理目标区块的水平井的数据；
[0049]
步骤二，根据水平井的数据，计算数据中的各个参数分别占水平井的初始产能的权重比；
[0050]
步骤三，根据各个参数的权重比，建立水平井压裂甜点评价模型；
[0051]
步骤四，利用水平井压裂甜点评价模型计算水平井压裂段的平均甜点度；
[0052]
步骤五，绘制出水平井压裂段的平均甜点度与初始产能的散点图，并拟合关系曲线；
[0053]
步骤六，参考拟合关系曲线，根据初始产能大小对水平压裂段的甜点度进行分类划分，并建立甜点分类标准；
[0054]
步骤七，根据水平井的甜点分类标准、测井相应特征、地质参数以及工程参数分类标准，建立甜点分类标准中各类甜点对应测井参数的取值区间；
[0055]
步骤八，根据取值区间，利用油藏数值模拟的手段，对各类甜点的裂缝的几何参数
进行优化设计，并建立水平井水平段的体积压裂差异化改造方案设计模板；
[0056]
步骤九，根据水平井的测井数据，利用水平井压裂甜点评价模型，得到沿水平段各类甜点的甜点度的分布情况；
[0057]
步骤十，基于水平段各类甜点的甜点度的分布情况，再根据建立的体积压裂差异化改造方案设计模板，对水平井的体积压裂差异化改造方案进行设计，最终得到水平井的差异化改造方案。
[0058]
根据上述步骤，以已开发水平井的相关数据作为样本数据，对水平井水平段的非均质性甜点分布进行了评价与分析，进而根据水平段各位置的物性与含油性级别，针对水平井水平段的不同类甜点区域设计差异化改造方案，这样最大化的发挥了体积压裂的改造效果，控制了压裂改造成本，进而保证了水平井开发的经济效益。
[0059]
具体地，在一个实施例中，数据中的参数包括水平井的地质参数、工程参数、压裂施工参数和初始产能参数。
[0060]
具体地，在一个实施例中，步骤二，根据水平井的数据，计算数据中的各个参数分别占水平井的初始产能的权重比包括，采用多种数学方法分别计算数据中的各个参数分别占水平井的初始产能的初始权重比，再通过加权方法对其进行统计平均，最终获得加权后的各个参数的加权权重比。
[0061]
上述步骤中，通过多种数学方法计算出各个参数的初始权重比，在对其进行加权平均，获得各个参数的加权权重比。从而提高了建模数据的准确度，进而提高了水平井压裂甜点评价模型的建模精度。
[0062]
具体地，在一个实施例中，多种数学方法至少包括熵值法、灰色关联度分析法、层次分析法和pearson-mic法中的两种。
[0063]
具体地，在一个实施例中，步骤三，根据各个参数的权重比，建立水平井压裂甜点评价模型包括，根据数据中的各个参数的权重比，忽略影响权重较小的参数，利用bp神经网络与多元非线性拟合的手段，建立初始产能与数据中的各个参数的评价关系模型，并以此等价作为水平井压裂甜点评价模型。
[0064]
上述步骤中，忽略影响权重较小的参数，这样简化了建模的初始输入数据，从而提高了水平井压裂甜点评价模型的建模速度，同时减低了建模的出错率。
[0065]
具体地，在一个实施例中，步骤一，整理目标区块的水平井的数据包括，每次水平井压裂施工后对数据进行重新整理。
[0066]
上述步骤中，每次水平井压裂施工后对数据进行重新整理，并添加到数据库中，这样能够更新水平井压裂甜点评价模型的初始输入数据，使得初始输入数据能够更加的准确，从而确保建立精确度较高的水平井压裂甜点评价模型。即重新学习建立新的评价模型，进而增加评价模型的准确性，提高后期改造的有效性。
[0067]
下面以某井区的p17井(水平井)为例，阐述一下本技术的水平井的体积压裂差异化改造方法：
[0068]
步骤一，整理p17井的数据；
[0069]
具体地，p17井的数据包括：
[0070]
①
地质参数；
[0071]
具体包括储层厚度、孔隙度、饱和度、泥质含量、渗透率、含烃量等；
[0072]
②
工程参数；
[0073]
具体包括杨氏模量、泊松比、脆性指数、抗拉强度、断裂韧性、破裂压力、水平应力差等；
[0074]
③
压裂施工参数；
[0075]
具体包括入地液量、砂量、排量、水平压裂段长等；
[0076]
④
初始产能参数；
[0077]
具体包括p17井初始产液、初始产油等。
[0078]
步骤二，根据p17井的数据，计算数据中的各个参数分别占p17井的初始产能的权重比；
[0079]
具体地，采用熵值法计算方法、灰色关联度分析法和person-mic法分别计算数据中的各个参数分别占p17井的初始产能的初始权重比，
[0080]
(1)熵值法计算方法：
[0081]
①
计算第j项影响因素下第i样本占该指标的比重
[0082][0083]
式中，p
ij
—第j个影响因素占该因素整体取值的比重；
[0084]
②
计算第j项因素的熵值
[0085]
根据指标比重计算结果，利用以下公式对各影响因素的熵值进行计算，公式如(1.2)所示：
[0086][0087]
式中，k—与水平井样本数量有关，一般为k＝1/(lnm)；
[0088]ej
—第j项因素的熵值；
[0089]
③
计算第j项因素的差异系数
[0090]
根据前面分析，影响因素的差异系数越大，对方案的评价作用越大，则熵值就越小；因此，根据熵值计算影响因素的差异系数，如式(1.3)所示：
[0091]gj
＝1-ejꢀꢀꢀ
(1.3)
[0092]
式中，gj—第j项因素的差异系数；
[0093]
④
权值计算
[0094]
根据第j项因素的差异系数计算结果，对其所占权值进行计算，如式(1.4)所示：
[0095][0096]
通过以上的计算过程，便可以分别得到地质因素、工程因素以及施工参数等对产能(初始产能)的影响权重。
[0097]
(2)灰色关联度分析法：
[0098]
①
求差序列
[0099]
在对各参数取值归一化的基础上，各个样本中各个影响因素(地质因素、工程因素
以及施工参数)取值与评价指标(水平井产能)之间的绝对差，具体如下式(1.5)：
[0100]
△i＝|x
指标
(k)-xi(k)|
ꢀꢀꢀ
(1.5)
[0101]
式中，xi——影响因素(地质因素、工程因素以及施工参数)取值；
[0102]
x指标——评价指标(水平井产能)取值；
[0103]
△
i——绝对差；
[0104]
②
求两级最小差与最大差
[0105]
根据以上面的计算的绝对差结果，寻找其中的最小值与最大值，具体如式(1.6)与(1.7)：
[0106][0107][0108]
式中，v
min
——两级最小差；
[0109]vmax
——两级最大差；
[0110]
③
根据公式计算关联系数
[0111]
将上面的计算结果代入关联系数计算公式，如式(1.8)所示：
[0112][0113]
式中，ξi(k)——影响因素i取值与水平井产能取值的相对差值；
[0114]
④
计算关联度
[0115]
由于影响因素与评价指标之间存在多个关联系数，信息过于分散，因此将多个关联系数进行集中处理；具体处理方法如式(1.9)：
[0116][0117]
式中，n——样本水平井数量；
[0118]
通过以上的计算过程，便可以分别得到地质因素、工程因素以及施工参数等(各个参数)对产能(初始产能)的影响权重。
[0119]
(3)person-mic法：
[0120]
①
pearson相关系数计算
[0121]
两个变量之间的pearson相关系数定义为两个变量之间的协方差和标准差的商，具体计算公式如下式所示：
[0122][0123]
式中，cov(x,y)—代表两个变量的协方差；
[0124]sx
、sy—分别代表两个变量的标准差。
[0125]
②
mic值计算
[0126]
i.给定i、j，对x、y构成的散点图进行i列j行网格化，并求出；
[0127]
主要是将两个变量，离散到在x、y方向进行网格划分的二维空间中，然后根据当前点在各个方格中的落入情况，根据互信息计算公式，求解出最大的互信值。
[0128][0129]
ii.对最大的互信息值进行归一化；
[0130]
对上一步得到的最大互信息值除以log(min(x，y))，即为归一化过程。
[0131]
iii.选择不同尺度下互信息的最大值作为mic值；
[0132]
在给定很多(i，j)值的前提下，计算每一种情况下m(x，y，d，i，j)的值；然后，判断所有m(x，y，d，i，j)中的最大值作为mic值。
[0133]
具体地，在一个实施例中，通过加权方法对其进行统计平均，最终获得加权后的各个参数的加权权重比包括：。
[0134]
将上述三种方法对各影响因素的计算结果进行统计平均，具体计算方法如下：
[0135][0136]
式中，wi代表i因素在各方法的综合权重，w
ij
代表j方法计算i因素(i参数)的加权权重值。
[0137]
将p17井的各个参数的加权权重比整理成图表(见图2和图3)
[0138]
步骤三，根据各个参数的权重比，建立p17井的水平井压裂甜点评价模型；
[0139]
具体地，在一个实施例中，水平井压裂甜点评价模型的公式：
[0140]d综合
＝d1 d2[0141]
其中，d
综合
代表综合甜点；d1代表bp神经网络甜点评价模型；d2代表非线性拟合甜点评价模型。
[0142]
需要说明的是，上述公式利用bp神经网络与多元非线性拟合的手段建立，建立初始产能与数据中的各个参数的评价关系模型，并以此等价作为水平井压裂甜点评价模型。这样大大地提高了建模的精度，从而确保后续能够通过水平井压裂甜点评价模型获取更精确的水平井水平段的差异化压裂改造方案设计结果图。进而确保最大化的发挥体积压裂的改造效果，控制了压裂改造成本，进而保证了水平井开发的经济效益。
[0143]
具体地，在一个实施例中，水平井压裂甜点评价模型的公式中，
[0144][0145]
其中，i代表隐含层输出层节点序号；f(x)代表隐含层的激活函数；w
1jl
代表输入层到隐含层节点的权值；w
2jl
代表隐含层到每个输出层节点的权值；θj代表隐含层到输出层每个节点的阈值；g(x)函数为输出层神经元的激活函数；x
l
代表各个参数值。
[0146]
具体地，在一个实施例中，水平井压裂甜点评价模型的公式中，
[0147]
d2＝1.338-1.214x1 1.122x
12
0.853x
2-0.406x
22-0.478x
3-0.016x
32-0.954x4 0.461x
42
1.186x
5-2.024x
52-2.591x6 1.883x
62-0.117x7 0.191x
72-0.509x8 0.274x
82
0.522x
9-0.481x
92
[0148]
其中，x1代表泥质含量；x2代表孔隙度；x3代表渗透率；x4代表水平主应力差；x5代表杨氏模量；x6代表泊松比；x7代表岩石脆性指数；x8代表含油/气饱和度；x9代表油层厚度(参见下表1)。
[0149]
表1
[0150][0151]
步骤四，利用水平井压裂甜点评价模型计算水平井压裂段的平均甜点度；
[0152]
步骤五，根据水平井压裂甜点评价模型绘制出水平井压裂段的平均甜点度与初始产能的散点图，并拟合关系曲线(参见图4)；
[0153]
步骤六，参考拟合关系曲线，根据初始产能大小对水平井压裂段的平均甜点度进行分类划分，并建立甜点分类标准；
[0154]
具体地，甜点分类标准通过表2和图5进行表征；
[0155]
表2甜点类型划分取值范围统计表
[0156][0157]
步骤七，根据水平井的甜点分类标准、测井相应特征、地质参数以及工程参数分类标准，建立甜点分类标准中各类甜点对应测井参数的取值区间；
[0158]
具体地，甜点分类标准中各类甜点对应测井参数的取值区间，通过表3、图6和图7进行表征；
[0159]
表3各类甜点对应测井参数取值区间
[0160][0161]
步骤八，根据取值区间，利用油藏数值模拟的手段，对各类甜点的裂缝的几何参数进行优化设计，并建立水平井水平段的体积压裂差异化改造方案设计模板，以表的形式进行表征，参见下表4。
[0162]
表4体积压裂差异化改造方案设计模板
[0163][0164]
步骤九，根据水平井的测井数据，利用水平井压裂甜点评价模型，得到沿水平段各位置的甜度类型分布情况(参见图8)；
[0165]
步骤十，基于水平段各位置甜点分布情况，再根据建立的体积压裂差异化改造方案设计模板(参见表4)，对p17井的体积压裂差异化改造方案进行设计，最终得到p17井的水平段的差异化改造方案(参见图9)，即对p17井水平段不同位置的甜点类型进行评价计算，主要包括iii类甜点区、ii类甜点区等(如图中标注所示)，再根据体积压裂差异化改造设计模板，对不同区域的各甜点类型设计不同的改造规模与对应参数(包括裂缝长度等)。
[0166]
基于以上的研究，便可以解决p17井各水平段压裂改造不充分与无效压裂的问题，进而实现了大大提高水平井体积压裂经济效益的目的。
[0167]
具体地，通过数值模拟的手段，分别对i类、ii类、iii类甜点区，在不同改造程度下水平井收益进行模拟计算，并根据改造成本计算方法，得到不同改造程度下对应的改造费用进行计算，得到如图10，其横坐标为改造程度，纵坐标既包括各类甜点的收入，又包括改造各类甜点的投入。
[0168]
具体地，在图10中绘制出了三条收入曲线(分别反映出三类甜点在不同改造程度下的收入)，一条改造成本直线(反映出不同改造程度时投入的费用)。
[0169]
具体地，如图10所示，随着改造规模的增加，对于i类甜点所获得的收入最大，ii类甜点次之，iii类甜点获得的收入最少(同一改造程度下，即横坐标相同)；根据各类甜点收入曲线与改造成本进行对比，可以确定：
[0170]
1、水平段不同类型的甜点区，会对应不同的最佳压裂改造程度；
[0171]
2、i类甜点在0.11的改造程度下，取得最大收益值；
[0172]
3、ii类甜点在0.07的改造程度下取得最大收益值；
[0173]
4、iii类甜点在0.03的改造程度下取得最大收益值；
[0174]
可以看出，随着甜点等级的增加，最优的改造程度越大，针对p17井的不同类的甜点，制定了与之相匹配的改造方案(差异化改造方案)。因此，利用差异化改造方案便可以实现水平井的精细压裂改造，进而可以为p17井的水平段的各类甜点区域设计出最优的改造程度，进而实现最佳的经济效益。
[0175]
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“底”、“顶”、“前”、“后”、“内”、“外”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
[0176]
虽然在本文中参照了特定的实施方式来描述本发明，但是应该理解的是，这些实施例仅仅是本发明的原理和应用的示例。因此应该理解的是，可以对示例性的实施例进行许多修改，并且可以设计出其他的布置，只要不偏离所附权利要求所限定的本发明的精神和范围。应该理解的是，可以通过不同于原始权利要求所描述的方式来结合不同的从属权利要求和本文中所述的特征。还可以理解的是，结合单独实施例所描述的特征可以使用在其他所述实施例中。