通过水锤分析确定流体流经井、管和射孔的摩擦压力损失的方法与流程

本公开涉及将流体泵送到地下井中以处理井和与井液压连接的储层的领域。更具体地，本公开涉及用于确定在泵送这种处理期间流体压力损失量的方法，以便表征泵送这种处理对井和储层的影响。

背景技术：

1、用于地下井的流体泵送处理尤其可以用于提高与井液压连接的储层的生产率。这种处理包括例如水力压裂，其中通过井将具有悬浮颗粒(支撑剂)的液体(例如，具有某些添加剂的水)泵入地层中，使得地层破裂(压裂)，并且颗粒可以沉积在诱发的压裂中，以在泵压释放后保持(支撑)压裂张开。

2、良好的处理设计和实践包括了解将流体泵入地层的压力和速度。泵送速度可以在表面或其他地方使用测量用于移动流体的泵的运行速度的公知设备和/或各种形式的质量和/或体积流量计来测量。使用任何形式的压力传感器都可以容易地测量井中表面附近的压力。测量井内地层的轴向位置(深度)处的压力可以使用井内压力传感器来执行，例如，通过电缆、钢丝或盘管或接头管来传送。

3、当流体沿着设置在井中的管泵送通过井，并且通过邻近储层的管中形成的开口(射孔(perforations))时，由于管和射孔造成的摩擦损失，流体压力损失。确定井管和射孔摩擦(以及随之而来的压力损失)是水力压裂诊断的组成部分。现有的基于分析井口压力(比如在阶梯式速度(step rate)测试中)来确定摩擦贡献的方法(参见例如cramer等人，2019；mondal等人，2021)存在非唯一性的问题。这种非唯一性可以通过使用井内(井下)压力计、分布式声学传感(das)光纤技术和/或井下基于视频的射孔成像来减少，但这些部署起来成本很高(参见例如ugueto等人，2016；cramer等人，2019)。布置在井深处的压力测量传感器使处理操作变得复杂，并且其中的处理可能需要相当长的时间。此外，当流体通过井管(例如，用于密封和保护地层免受暴露和机械故障的套管、油管或衬管)中的射孔泵入地层时，泵送能量由于流体摩擦而损失。虽然可以在井的外部包括压力传感器，但是这种传感器通常需要在井施工完成时部署，例如在井管的外部，并且保持在适当的位置。这种部署会增加井施工的成本和复杂性。

4、本领域已知的用于估计管摩擦的方法仅从标准阶梯式速度分析中唯一地确定管摩擦和射孔摩擦的总和(参见例如cramer等人，2019；mondal等人，2021)。

5、需要一种用于在流体离开井和进入地层时确定流体压力的方法，该方法基于更经济地部署的传感器，例如井口压力传感器。

技术实现思路

1、本公开的一个方面是一种用于确定井中流动流体压力损失的方法。根据本公开的这一方面的方法包括以第一速度移动流体通过井管和井管中的射孔。测量以第一速度移动的流体的压力。移动流体的速度被改变为第二速度。改变速度以便在井中引起管波。测量以第二速度移动的流体的压力。测量的压力用于确定井管中的摩擦流体压力损失以及通过射孔的摩擦和流体压力损失。测量的压力和确定的摩擦流体压力损失用于确定射孔外侧的流体压力。

2、根据本公开的另一方面的计算机程序存储在非暂时性计算机可读介质中。该程序具有可操作以使可编程计算机执行动作的逻辑，包括接受以第一速度移动通过井的流体的井内压力的测量值作为计算机的输入。在将移动流体的速度改变到第二速度之后，其中该速度被改变以便在井中引起管波，接受以第二速度流动的流体的压力测量值作为计算机的输入。以第一速度和第二速度测得的压力用于确定井管中的摩擦流体压力损失，以及通过井管中的射孔的摩擦流体压力损失。测量的压力和确定的摩擦流体压力损失用于确定射孔外侧的流体压力。

3、在该方法和计算机程序的一些实施例中，改变速度包括降低流速。

4、在该方法和计算机程序的一些实施例中，确定管中的流体压力损失包括基于在改变流速之后和反射的管波到达测量压力的位置之前相对于时间的压力变化来确定管摩擦系数。

5、在该方法和计算机程序的一些实施例中，确定管摩擦因数包括初始化摩擦因数的值，基于管摩擦因数对压力相对于时间的变化进行模拟，将模拟的压力变化与测量的压力变化进行比较，以及调整管摩擦因数并重复模拟，直到模拟的压力变化和测量的压力变化之间的差值低于选定的阈值。

6、在该方法和计算机程序的一些实施例中，确定射孔中的摩擦流体压力损失包括确定射孔的摩擦系数(因子)。

7、在该方法和计算机程序的一些实施例中，确定射孔的摩擦系数包括初始化射孔的摩擦系数的值，相对于井中反射管波的时间模拟压力，将测量的压力与模拟的反射管波压力进行比较，调整射孔的摩擦系数，并重复模拟反射管波压力，直到模拟的管波压力和来自反射管波的测量压力的变化之间的差值低于选定阈值。

8、在该方法和计算机程序的一些实施例中，在第一速度和第二速度下的流动的流体包括泵送水力压裂处理。

9、在该方法和计算机程序的一些实施例中，射孔的外侧的流体压力包括储层中压裂口处的流体压力。

10、根据下面的描述和权利要求，其它方面和可能的优点将变得明显。

技术特征：

1.一种用于确定井中流动流体压力损失的方法，其包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其中，变化的速度包括降低流速。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，确定井管中的流体压力损失包括基于在改变流速之后和反射管波到达测量压力位置之前相对于时间的压力变化来确定管摩擦系数。

4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述确定管摩擦系数包括初始化摩擦系数的值，基于管摩擦系数对压力随时间的变化进行模拟，将模拟的压力变化与测量的压力变化进行比较，以及调整管摩擦系数并重复模拟，直到模拟的压力变化和测量的压力变化之间的差值低于选定的阈值。

5.根据权利要求3所述的方法，其中，确定射孔的摩擦流体压力损失包括确定射孔的摩擦系数。

6.根据权利要求5所述的方法，其中确定射孔的摩擦系数包括初始化射孔的摩擦系数的值，相对于井中反射管波的时间模拟压力，将测量的压力与模拟的反射管波压力进行比较，调整射孔的摩擦系数，并重复模拟反射管波压力，直到模拟的管波压力和来自反射管波的测量压力的变化之间的差值低于选定的阈值。

7.根据权利要求1所述的方法，其中以第一速度和第二速度流动的流体包括泵送水力压裂处理。

8.根据权利要求1所述的方法，其中，所述射孔外侧的流体压力包括储层中压裂口处的流体压力。

9.一种存储在非暂时性计算机可读介质中的计算机程序，所述程序具有可操作来使可编程计算机执行动作的逻辑，包括：

10.根据权利要求9所述的计算机程序，其中，变化的速度包括降低流速。

11.根据权利要求9所述的计算机程序，其中，所述确定井套管或衬管中的流体压力损失包括基于在改变流速之后和反射管波到达测量压力位置之前相对于时间的压力变化来确定管摩擦系数。

12.根据权利要求11所述的计算机程序，其中，确定管摩擦系数包括初始化摩擦系数的值，基于管摩擦系数对压力相对于时间的变化进行模拟，将模拟的压力变化与测量的压力变化进行比较，以及调整管摩擦系数并重复模拟，直到模拟的压力变化和测量的压力变化之间的差值低于选定的阈值。

13.根据权利要求9所述的计算机程序，其中，确定射孔的摩擦流体压力损失包括确定射孔的摩擦系数。

14.根据权利要求13所述的计算机程序，其中，所述确定射孔的摩擦系数包括：初始化射孔的摩擦系数的值，模拟井中反射管波相对于时间的压力，将测量压力与模拟的反射管波压力进行比较，调整射孔的摩擦系数，并重复模拟反射管波压力，直到模拟管波压力与来自反射管波的测量压力变化之间的差值低于选定阈值。

15.根据权利要求9所述的计算机程序，其中在第一速度和第二速度下的流动的流体包括泵送水力压裂处理。

16.根据权利要求9所述的计算机程序，其中，所述射孔的外侧的流体压力包括储层中压裂口处的流体压力。

技术总结一种用于确定井中流动流体压力损失的方法，包括以第一速度移动流体通过井管和井管中的射孔。测量以第一速度移动的流体的压力。移动流体的速度被改变为第二速度。改变速度以便在井中引起管波。测量以第二速度移动的流体的压力。测量的压力用于确定井管中的摩擦流体压力损失以及通过射孔的摩擦和流体压力损失。测量的压力和确定的摩擦流体压力损失用于确定射孔外侧的流体压力。技术研发人员：E·M·邓纳姆,张隽玮,D·慕斯受保护的技术使用者：塞斯莫斯股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/7/23