裂缝性储层的改造方式选择方法、装置和设备
技术领域
本发明涉及石油开采技术，尤其涉及一种裂缝性储层的改造方式选择方法、装置和设备。
背景技术
在石油开采过程中，需要对石油储层进行改造以提高石油产量，对储层进行改造时要根据储层的具体情况来选择改造方式。
现有技术中，在针对低产裂缝性致密砂岩储层进行改造时，通常根据储层中的裂缝发育条数来确定改造方式。如果天然裂缝的数量较多，则采用低强度的酸化改造方式；天然裂缝的数量居中时，采用酸压改造方式；而裂缝条数少时，则采用压裂改造方式。
然而，由于某些天然裂缝本身无效，采用前述根据裂缝数量确定的改造方式无法保证储层中的裂缝被激活，因此储层改造成功率较低，无法达到提高产量的目的。
发明内容
本发明提供一种裂缝性储层的改造方式选择方法、装置和设备，以提高石油储层改造的成功率。
本发明提供一种裂缝性储层的改造方式选择方法，包括：
确定储层中M条裂缝中，每条裂缝被激活时需要的第一最小加压压力；
根据每条裂缝对应的第一最小加压压力，确定N条裂缝被激活时需要的第二最小加压压力；该第二最小加压压力是该M个第一最小加压压力中的一个，M和N均为正整数，且N小于或等于M；
根据该第二最小加压压力和该第二最小加压压力对应的裂缝的水平最小主应力，确定第二最小加压压力对应的裂缝的激活净压力值；
根据该激活净压力值选择储层的改造方式；该改造方式包括酸化改造、酸压改造或加砂压裂改造。
进一步地，该根据该被激活净压力值选择储层的改造方式，包括：
若该激活净压力值小于第一阈值，则选择酸化改造；
若该激活净压力值大于或等于该第一阈值，且小于或等于第二阈值，则选择酸压改造；
若该激活净压力值大于该第二阈值，则选择加砂压裂改造方式；
其中，该第一阈值小于该第二阈值。
可选的，该确定储层中M条裂缝中，每条裂缝被激活时需要的第一最小加压压力，包括：
确定储层中M条裂缝中，每条裂缝的上覆应力、水平最大主应力和水平最小主应力；
根据该上覆应力、该水平最大主应力、该水平最小主应力、每条裂缝的倾角，以及每条裂缝的走向与该水平最大主应力的夹角，确定裂缝受到的切应力和正应力；
根据该切应力和该正应力，确定裂缝被激活时需要的该第一最小加压压力。
可选的，该根据每条裂缝对应的第一最小加压压力，确定N条裂缝被激活时需要的第二最小加压压力，包括：
对M条裂缝中，每条裂缝对应的第一最小加压压力进行排序，确定较小的N个第一最小加压压力；
将该较小的N个第一最小加压压力中的最大值，确定为N个裂缝被激活时需要的第二最小加压压力。
可选的，该确定储层中M条裂缝中，每条裂缝的上覆应力、水平最大主应力和水平最小主应力，包括：
根据以下公式确定每条裂缝的上覆应力：
其中，σv为裂缝的上覆应力；g为重力加速度；tvd为地表到地层的垂直深度；ρb为储层的密度曲线；
根据以下公式确定每条裂缝的水平最大主应力：
根据以下公式确定每条裂缝的水平最小主应力：
其中，σH为裂缝的水平最大主应力；σh为裂缝的水平最大主应力；v为泊松比；σv为裂缝的上覆应力；β为有效应力系数，取值范围为0-1；Pp为孔隙压力；E为杨氏模量；εh为裂缝的最小水平应力方向产生的应变，εH为裂缝的最大水平应力方向产生的应变。
进一步地，该根据该上覆应力、该水平最大主应力、该水平最小主应力、每条裂缝的倾角和裂缝的走向与该水平最大主应力的夹角，确定裂缝受到的切应力和正应力，包括：
根据以下公式确定每条裂缝受到的正应力：
σn＝l2·σH+m2·σh+n2·σv
根据以下公式确定每条裂缝受到的切应力：
τn＝(l2·σH2+m2·σh2+n2·σv2-σh2)1/2
其中，l＝sinθ×sinα；m＝cosθ×cosα；n＝cosα；
σn为裂缝受到的正应力；τn为裂缝受到的切应力；α为裂缝的倾角；θ为裂缝的走向与裂缝的水平最大主应力的方向的夹角。
进一步地，该根据该切应力和该正应力，确定裂缝被激活需要的第一最小加压压力，包括：
根据以下公式确定每条裂缝被激活时需要的第一最小加压压力：
其中，Pin为每条裂缝被激活时需要的第一最小加压压力；μ为裂缝的缝面摩擦系数。
本发明提供一种裂缝性储层的改造方式选择装置，包括：
第一确定模块，用于确定储层中M条裂缝中，每条裂缝被激活时需要的第一最小加压压力；
第二确定模块，用于根据每条裂缝对应的第一最小加压压力，确定N条裂缝被激活时需要的第二最小加压压力；该第二最小加压压力是该M个第一最小加压压力中的一个，M和N均为正整数，且N小于或等于M；
第三确定模块，用于根据该第二最小加压压力和该第二最小加压压力对应的裂缝的水平最小主应力，确定第二最小加压压力对应的裂缝的激活净压力值；
选择模块，用于根据该激活净压力值选择储层的改造方式；该改造方式包括酸化改造、酸压改造或加砂压裂改造。
进一步地，选择模块具体用于：
若该激活净压力值小于第一阈值，则选择酸化改造；
若该激活净压力值大于或等于该第一阈值，且小于或等于第二阈值，则选择酸压改造；
若该激活净压力值大于该第二阈值，则选择加砂压裂改造方式；
其中，该第一阈值小于该第二阈值。
可选的，第一确定模块具体用于：
确定储层中M条裂缝中，每条裂缝的上覆应力、水平最大主应力和水平最小主应力；
根据该上覆应力、该水平最大主应力、该水平最小主应力、每条裂缝的倾角，以及每条裂缝的走向与该水平最大主应力的夹角，确定裂缝受到的切应力和正应力；
根据该切应力和该正应力，确定裂缝被激活时需要的该第一最小加压压力。
可选的，第二确定模块具体用于：
对M条裂缝中，每条裂缝对应的第一最小加压压力进行排序，确定较小的N个第一最小加压压力；
将该较小的N个第一最小加压压力中的最大值，确定为N个裂缝被激活时需要的第二最小加压压力。
可选的，第一确定模块具体用于：
根据以下公式确定每条裂缝的上覆应力：
其中，σv为裂缝的上覆应力；g为重力加速度；tvd为地表到地层的垂直深度；ρb为储层的密度曲线；
根据以下公式确定每条裂缝的水平最大主应力：
根据以下公式确定每条裂缝的水平最小主应力：
其中，σH为裂缝的水平最大主应力；σh为裂缝的水平最大主应力；v为泊松比；σv为裂缝的上覆应力；β为有效应力系数，取值范围为0-1；Pp为孔隙压力；E为杨氏模量；εh为裂缝的最小水平应力方向产生的应变，εH为裂缝的最大水平应力方向产生的应变。
进一步地，第一确定模块还具体用于：
根据以下公式确定每条裂缝受到的正应力：
σn＝l2σH+m2σh+n2σv
根据以下公式确定每条裂缝受到的切应力：
τn＝(l2σH2+m2σh2+n2σv2-σh2)1/2
其中，l＝sinθ×sinα；m＝cosθ×cosα；n＝cosα；
σn为裂缝受到的正应力；τn为裂缝受到的切应力；α为裂缝的倾角；0为裂缝的走向与裂缝的水平最大主应力的方向的夹角。
进一步地，第一确定模块还具体用于：
根据以下公式确定每条裂缝被激活时需要的第一最小加压压力：
其中，Pin为每条裂缝被激活时需要的第一最小加压压力；μ为裂缝的缝面摩擦系数。
本发明提供一种裂缝性储层的改造方式选择设备，包括：存储器和处理器；该存储器与该处理器连接；
该存储器，用于存储计算机程序；
该处理器，用于在计算机程序被执行时，实现如上述任一项的裂缝性储层的改造方式选择方法。
本发明提供一种存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时，实现如上述任一项的裂缝性储层的改造方式选择方法。
本发明提供一种裂缝性储层的改造方式选择方法、装置和设备，确定储层中M条裂缝中，每条裂缝被激活时需要的第一最小加压压力；并根据每条裂缝对应的第一最小加压压力，确定N条裂缝被激活时需要的第二最小加压压力；之后即可根据该第二最小加压压力和该第二最小加压压力对应的裂缝的水平最小主应力，确定第二最小加压压力对应的裂缝的激活净压力值；再进一步地根据该激活净压力值选择储层的改造方式。可见，该方法基于储层改造的力学机理特征，按照需要激活的裂缝的数量确定需要的最小加压压力对应的裂缝的激活净压力值，进而确定储层的改造方式，提高了储层改造的成功率和准确性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明提供的一种裂缝性储层的改造方式选择方法的流程示意图一；
图2为本发明提供的一种裂缝性储层的改造方式选择方法的流程示意图二；
图3为本发明提供的一种裂缝性储层的改造方式选择装置的结果示意图；
图4为本发明提供的一种裂缝性储层的改造方式选择设备的结果示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
图1为本发明提供的一种裂缝性储层的改造方式选择方法的流程示意图一。该方法的执行主体为裂缝性储层的改造方式选择装置，该装置可以通过软件和/或硬件的方式实现。如图1所示，本实施例的方法可以包括：
S101、确定储层中M条裂缝中，每条裂缝被激活时需要的第一最小加压压力。
在进行储层改造之前，即未向井筒中注入压力的情况下，天然裂缝处于一种力学稳定状态。而在储层改造过程中，随着注入压力的不断增大，裂缝的受力状态会发生改变；具体的，压力的升高使得井筒附近的天然裂缝的立体压力升高，裂缝面的受力情况发生改变，当压力足够大时，裂缝面切应力大于裂缝面的摩擦力即可使裂缝激活，即，使裂缝发生剪切激活。
因此，本实施例中可以通过获取裂缝的地质参数以及裂缝的受力数据，建立裂缝的力学模型，确定M条裂缝中每条裂缝被激活的第一最小加压压力；对于每条裂缝，在受到对应的第一最小加压压力的情况下，裂缝受到的切应力和正应力产生的缝面摩擦力相等，在第一最小加压压力的基础上进一步增加加压压力，裂缝将处在激活状态。在进行裂缝改造过程中，只要井底注入压力大于第一最小加压压力，即可以使得对应的裂缝激活。
S102、根据每条裂缝对应的第一最小加压压力，确定N条裂缝被激活时需要的第二最小加压压力。
其中，该第二最小加压压力是该M个第一最小加压压力中的一个，M和N均为正整数，且N小于或等于M。
为了达到储层改造的目标，使得油井能够达到对应的产油量目标，储层中被激活的裂缝数量N需要达到一定的要求，N的具体数量根据实际的需求确定。实际应用中，储层中被激活的裂缝数量N可以为储层中裂缝数量M的预设比例，例如可以将预设比例设定为裂缝数量M的80％；或者，也可以直接将N设定为小于或等于M的一个预设数值。
在得到了每条裂缝被激活时的第一最小加压压力，并确定了N的数值后，可在M个第一最小加压压力中确定出一个第一最小加压压力作为能够使得N条裂缝激活需要的第二最小加压压力。在进行储层改造的过程中，第二最小加压压力可作为井底的注入压力。
S103、根据该第二最小加压压力和该第二最小加压压力对应的裂缝的水平最小主应力，确定第二最小加压压力对应的裂缝的激活净压力值。
S104、根据该激活净压力值选择储层的改造方式。
其中，改造方式包括酸化改造、酸压改造或加砂压裂改造。
在上述确定第二最小加压压力之后，可以进一步确定与第二最小加压压力对应的裂缝，该第二最小加压压力对应的裂缝是第二最小加压压力可以激活的N条裂缝中最后被激活的裂缝。将该第二最小加压压力减去第二最小加压压力对应的裂缝的水平最小主应力，即可获得第二最小加压压力对应的裂缝的激活净压力值。之后，即可根据该激活净压力值来选择改造方式，不同的激活静压力值对应不同的改造方式。在实际应用中，可以根据储层的特性做相应的测试，确定激活静压力值与改造方式的对应关系。
本实施例提供的裂缝性储层的改造方式选择方法包括：确定储层中M条裂缝中，每条裂缝被激活时需要的第一最小加压压力；并根据每条裂缝对应的第一最小加压压力，确定N条裂缝被激活时需要的第二最小加压压力；之后即可根据该第二最小加压压力和该第二最小加压压力对应的裂缝的水平最小主应力，确定第二最小加压压力对应的裂缝的激活净压力值；再进一步地根据该激活净压力值选择储层的改造方式。该方法基于储层改造的力学机理特征，按照需要激活的裂缝的数量，确定需要的最小加压压力对应的裂缝的激活净压力值，进而确定储层的改造方式，提高了储层改造的成功率和准确性。
基于图1所示实施例，S104中根据被激活净压力值选择储层的改造方式，可以包括：若该激活净压力值小于第一阈值，则选择酸化改造；若该激活净压力值大于或等于该第一阈值，且小于或等于第二阈值，则选择酸压改造；若该激活净压力值大于该第二阈值，则选择加砂压裂改造方式；其中，该第一阈值小于该第二阈值。
示例地，若第一阈值为-15Mpa，第一阈值为5Mpa，则在激活净压力值小于-15Mpa的情况下，采用酸化改造方式；在激活净压力值大于或等于-15Mpa，且小于或等于5Mpa的情况下，采用酸压改造方式；在激活净压力值大于5Mpa的情况下，采用加砂压裂改造方式。在实际应用中，第一阈值和第二阈值可以根据储层的特性做相应的测试来确定。
在图1所示实施例的基础上，本发明还可提供一种裂缝性储层的改造方式选择方法。图2为本发明提供的一种裂缝性储层的改造方式选择方法的流程示意图二。如图2所示，在图1所示实施例的基础上，S101中确定储层中M条裂缝中，每条裂缝被激活时需要的第一最小加压压力，包括：
S201、确定储层中M条裂缝中，每条裂缝的上覆应力、水平最大主应力和水平最小主应力。
石油开采时获得的测井数据包括储层的密度曲线ρb，纵波时差曲线Δtcomp和横波时差曲线Δtshear。根据测井数据可以计算中间岩石力学参数，包括剪切模量G、体积模量K、杨氏模量E和泊松比v，其中：
在确定上述中间岩石力学参数后，即可根据以下公式确定每条裂缝的上覆应力：
其中，σv为裂缝的上覆应力；g为重力加速度；tvd为地表到地层的垂直深度；ρb为储层的密度曲线。
根据以下公式确定每条裂缝的水平最大主应力：
根据以下公式确定每条裂缝的水平最小主应力：
其中，σH为裂缝的水平最大主应力；σh为裂缝的水平最大主应力；v为泊松比；σv为裂缝的上覆应力；β为有效应力系数，取值范围为0-1；Pp为孔隙压力；E为杨氏模量；εh为裂缝的最小水平应力方向产生的应变，εH为裂缝的最大水平应力方向产生的应变。
S202、根据该上覆应力、该水平最大主应力、该水平最小主应力、每条裂缝的倾角，以及每条裂缝的走向与该水平最大主应力的夹角，确定裂缝受到的切应力和正应力。
其中，水平最大主应力的方向可以根据电成像测井资料拾取的诱导裂缝走向、井眼崩落、椭圆井眼方位获取。
根据以下公式确定每条裂缝受到的正应力：
σn＝l2σH+m2σh+n2σv
根据以下公式确定每条裂缝受到的切应力：
τn＝(l2σH2+m2σh2+n2σv2-σh2)1/2
其中，l＝sinθ×sinα；m＝cosθ×cosα；n＝cosα；
σn为裂缝受到的正应力；τn为裂缝受到的切应力；α为裂缝的倾角；0为裂缝的走向与裂缝的水平最大主应力的方向的夹角。
S203、根据该切应力和该正应力，确定裂缝被激活时需要的该第一最小加压压力。
根据以下公式确定每条裂缝被激活时需要的第一最小加压压力：
其中，Pin为每条裂缝被激活时需要的第一最小加压压力；μ为裂缝的缝面摩擦系数。
本实施例提供的裂缝性储层的改造方式选择方法，基于储层改造的力学机理特征，利用数学模型计算裂缝被激活时的第一最小加压压力，使得基于该第一最小加压压力来进一步选择的储层改造方式更为准确。
在图1或图2所示实施例的基础上，S102中根据每条裂缝对应的第一最小加压压力，确定N条裂缝被激活时需要的第二最小加压压力，包括：
对M条裂缝中，每条裂缝对应的第一最小加压压力进行排序，确定较小的N个第一最小加压压力；将该较小的N个第一最小加压压力中的最大值，确定为N个裂缝被激活时需要的第二最小加压压力。
采用上述方法确定的第二最小加压压力可以保证在合理成本下可以激活的裂缝的数量满足实际需求，在降低改造成本的同时实现产油量的提高。
本申请上述实施例提供的裂缝性储层改造方式的选择方法可以应用在裂缝性致密砂岩储层改造中，以及与裂缝性致密砂岩储层类似的储层改造中。
实际应用中，井底注入压力受到改造工艺、管柱配制、井口装备、液体类型的影响，对某一个特定的油井，裂缝剪切激活净压力一定时，可以通过优化管柱和增加大直径管柱长度而减小沿程摩阻、增大井底压力。
例如，在某一油井改造时，为了提高井底的净压力，可以调整管柱的结构，将原来上部采用的全部88.9*9.52mm的斜坡油管数量减少，替换增加2500m的143*12.7斜坡油管，扩大管柱的空间，减少管柱摩阻。通过摩阻共识计算，在5立方/分钟的排量下，优化的管柱摩阻降低约18.5MPa，可使井底净压力进一步的提高，提高了井底储层的裂缝改造数量。
在某些油井中，在裂缝剪切激活净压力一定的情况下，也可以通过加重改造液体、提升液柱压力的方法来增加井底注入压力。例如，在某井中，考虑到天然裂缝张开激活净压力高，可以将改造液体密度由1.0克/立方厘米提升至1.13克/立方厘米，使得静液柱压力增加约8.5Mpa，使得井底注入压力提升8.5Mpa，从而提高井底储层的裂缝改造数量。
图3为本发明提供的一种裂缝性储层的改造方式选择装置的结构示意图。如图3所示，该裂缝性储层的改造方式选择装置30包括：
第一确定模块301，用于确定储层中M条裂缝中，每条裂缝被激活时需要的第一最小加压压力；
第二确定模块302，用于根据每条裂缝对应的第一最小加压压力，确定N条裂缝被激活时需要的第二最小加压压力；该第二最小加压压力是该M个第一最小加压压力中的一个，M和N均为正整数，且N小于或等于M；
第三确定模块302，用于根据该第二最小加压压力和该第二最小加压压力对应的裂缝的水平最小主应力，确定第二最小加压压力对应的裂缝激活的净压力值；
选择模块304，用于根据该激活净压力值选择储层的改造方式；该改造方式包括酸化改造、酸压改造或加砂压裂改造。
进一步地，选择模块304具体用于：
若该激活净压力值小于第一阈值，则选择酸化改造；
若该激活净压力值大于或等于该第一阈值，且小于或等于第二阈值，则选择酸压改造；
若该激活净压力值大于该第二阈值，则选择加砂压裂改造方式；
其中，该第一阈值小于该第二阈值。
可选的，第一确定模块301具体用于：
确定储层中M条裂缝中，每条裂缝的上覆应力、水平最大主应力和水平最小主应力；
根据该上覆应力、该水平最大主应力、该水平最小主应力、每条裂缝的倾角，以及每条裂缝的走向与该水平最大主应力的夹角，确定裂缝受到的切应力和正应力；
根据该切应力和该正应力，确定裂缝被激活时需要的该第一最小加压压力。
可选的，第二确定模块302具体用于：
对M条裂缝中，每条裂缝对应的第一最小加压压力进行排序，确定较小的N个第一最小加压压力；
将该较小的N个第一最小加压压力中的最大值，确定为N个裂缝被激活时需要的第二最小加压压力。
可选的，第一确定模块301具体用于：
根据以下公式确定每条裂缝的上覆应力：
其中，σv为裂缝的上覆应力；g为重力加速度；tvd为地表到地层的垂直深度；ρb为储层的密度曲线；
根据以下公式确定每条裂缝的水平最大主应力：
根据以下公式确定每条裂缝的水平最小主应力：
其中，σH为裂缝的水平最大主应力；σh为裂缝的水平最大主应力；v为泊松比；σv为裂缝的上覆应力；β为有效应力系数，取值范围为0-1；Pp为孔隙压力；E为杨氏模量；εh为裂缝的最小水平应力方向产生的应变，εH为裂缝的最大水平应力方向产生的应变。
进一步地，第一确定模块301还具体用于：
根据以下公式确定每条裂缝受到的正应力：
σn＝l2σH+m2σh+n2σv
根据以下公式确定每条裂缝受到的切应力：
τn＝(l2σH2+m2σh2+n2σv2-σh2)1/2
其中，l＝sinθ×sinα；m＝cosθ×cosα；n＝cosα；
σn为裂缝受到的正应力；τn为裂缝受到的切应力；α为裂缝的倾角；θ为裂缝的走向与裂缝的水平最大主应力的方向的夹角。
进一步地，第一确定模块301还具体用于：
根据以下公式确定每条裂缝被激活时需要的第一最小加压压力：
其中，Pin为每条裂缝被激活时需要的第一最小加压压力；μ为裂缝的缝面摩擦系数。
本实施例提供的裂缝性储层的改造方式选择装置，可以用于执行图1或图2所示方法实施例的技术方案，其实现原理和技术效果类似，此处不再赘述。
图4为本发明提供的一种裂缝性储层的改造方式选择设备的结构示意图。如图4所示，该裂缝性储层的改造方式选择设备40包括：存储器401和处理器402；存储器401和处理器402连接。
存储器401，用于存储计算机程序；
处理器402，用于在计算机程序被执行时，实现如图1或图2所示的裂缝性储层的改造方式选择方法。
本发明提供一种存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时，实现如图1或图2所示的裂缝性储层的改造方式选择方法。
本领域普通技术人员可以理解：实现上述各方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成。前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中。该程序在执行时，执行包括上述各方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
