一种支撑剂泵注方案确定方法
技术领域
本发明涉及油气勘探开发技术领域，具体地说，涉及一种支撑剂泵注方案确定方法。
背景技术
中国有50％以上的油气田区块属于页岩、致密、低渗储层，压裂改造已成为实现油气有效开采的常规方式，支撑剂为所有水力压裂改造和部分酸压改造的必备材料。针对不同类型储层，开展支撑剂泵注优化设计，最大程度地提高裂缝系统有效支撑体积及导流能力，对提高压裂改造效果，降低压裂作用风险，提高油气井采收率及油田经济效益具有重要意义。
发明内容
本发明提供了一种支撑剂泵注方案确定方法，所述方法包括：
步骤一、获取待泵注支撑剂的待分析储层的一级储层类型，并根据所述待分析储层的储层地质参数确定所述待分析储层在所述一级储层类型下的二级储层类型，根据所述二级储层类型模拟不同泵注条件下形成的裂缝系统形态；
步骤二、根据所述裂缝系统形态模拟不同预设支撑剂泵注组合条件下支撑剂运移沉降规律，并确定裂缝系统导流能力；
步骤三、根据所述裂缝系统导流能力，筛选得到最具潜力缝网结构和泵注方案。
根据本发明的一个实施例，在所述步骤一中，获取待分析储层的储层类型的步骤包括：
从所述待分析储层的储层地质参数中筛选出影响压裂有效改造体积和压裂缝网复杂程度的主控因素；
根据各个主控因素的无因次量值和权重系数，确定所述待分析储层的综合评价系数；
根据所述综合评价系数确定所述待分析储层的二级储层类型。
根据本发明的一个实施例，根据如下表达式确定所述综合评价系数：
其中，αt表示综合评价系数，ci和ωi分别表示第i个主控因素的无因次量值和权重系数，cm表示所有主控因素的无因次量值的中值，n表示筛选得到的主控因素的总数。
根据本发明的一个实施例，在所述步骤一中，将所述待分析储层的综合评价系数与预设评价系数阈值进行比较，
如果所述待分析储层的综合评价系数大于第一预设评价系数阈值，则判定所述待分析储层为第一类储层；
如果所述待分析储层的综合评价系数小于或等于第一预设评价系数阈值但大于第二预设评价系数阈值，则判定所述待分析储层为第二类储层；
如果所述待分析储层的综合评价系数小于或等于第二预设评价系数阈值，则判定所述待分析储层为第三类储层。
根据本发明的一个实施例，所述一级储层类型包括页岩储层、致密储层和常规低渗储层。
根据本发明的一个实施例，在所述步骤一中，通过应力场叠加模拟方式来模拟不同泵注条件下所述二级储层类型的地层形成的裂缝系统形态，通过叠加所有裂缝单元诱导应力，利用最大环向应力准则确定裂缝系统的裂缝扩展方向。
根据本发明的一个实施例，根据如下表达式确定所述裂缝扩展方向：
It sinθ+Is(3cosθ-1)＝0
其中，It和Is均表示应力强度因子，θ表示裂缝扩展方向。
根据本发明的一个实施例，在所述步骤三中，
根据裂缝系统形态和裂缝系统导流能力计算不同预设支撑剂泵注组合条件下的压裂井产能；
根据所述裂缝系统导流能力和压裂井产能，筛选得到最具潜力缝网结构和泵注方案。
根据本发明的一个实施例，所述方法还包括：
步骤四、基于筛选得到的所述最具潜力缝网结构，重复执行所述步骤一来在所述待分析储层已有最具潜力缝网的基础上进一步对泵注方案进行优化，得到优化泵注方案。
根据本发明的一个实施例，所述方法还包括：
步骤五、利用步骤一至步骤四，对所述待分析储层中的每一口目标井开展分析，对应得到每一个口目标井的优化泵注方案。
本发明所提供的支撑剂泵注方案确定方法可用于评价不同类型油气藏、不同类型储层、不同特征的油气井在不同类型支撑剂、压裂液不同泵注程序组合下所形成裂缝系统的导流能力和压裂井产能，其有助于提高有效支撑缝网体积和整个裂缝系统的导流能力，从而实现裂缝系统或复杂缝网的长期有效支撑。
同时，本方法可以通过循环模拟、验证、优化、试验、评估和再模拟，循序渐进地针对目标油气藏目标储层目标油气井开展压裂施工，最大程度地提高作业效率，降低作业风险，为油气田压裂施工效果的改善和经济效益的提高提供指导性建议。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
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的附图做简单的介绍：
图1是根据本发明一个实施例的支撑剂泵注方案确定方法的实现流程示意图；
图2是根据本发明一个实施例的确定二级储层类型的实现流程示意图；
图3是根据本发明一个实施例的确定最具潜力缝网结构和泵注方案的实现流程示意图。
具体实施方式
以下将结合附图及实施例来详细说明本发明的实施方式，借此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。需要说明的是，只要不构成冲突，本发明中的各个实施例以及各实施例中的各个特征可以相互结合，所形成的技术方案均在本发明的保护范围之内。
同时，在以下说明中，出于解释的目的而阐述了许多具体细节，以提供对本发明实施例的彻底理解。然而，对本领域的技术人员来说显而易见的是，本发明可以不用这里的具体细节或者所描述的特定方式来实施。
另外，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。
当前，压裂支撑剂泵注方面存在诸多问题。例如，现有压裂支撑剂泵注技术对储层认识不够深入，在开展模拟研究、现场试验时，现有技术未能根据地质参数细分目标油气藏区块、储层类型，对不同储层类型在同一泵注条件下形成的裂缝系统认识不够明确；目前尚未存在能够真实模拟在某一泵注条件下所形成复杂缝网结构的软件，目前通用的meyer软件只能形成正交缝网；对于支撑剂在不同缝网系统中运移铺置规律的研究还有待进一步系统化、完善化；未能将支撑剂在复杂缝网中运移铺置规律与压裂泵注程序的设计建立系统、精确关联；数值模拟研究与现场试验脱节，未能将现场试验效果及评估结果与支撑剂泵注数值模拟建立系统性、明确性关联；现场试验及大规模压裂施工未能建立稳步循环关联，未能以一口试验井为初始推进，循序渐进地开展压裂施工。
针对现有技术中所存在的问题，本发明提供了一种新的支撑剂泵注方案确定方法，该方法能够针对不同储层类型来确定合适的支撑剂泵注方案。
图1示出了本实施例所提供的支撑剂泵注方案确定方法的实现流程示意图。
如图1所示，本实施例所提供的支撑剂泵注方案确定方法优选地首先会在步骤S101中获取待泵注支撑剂的待分析储层的一级储层类型。具体地，本实施例中，待分析储层的一级储层类型优选地包括：页岩储层、致密储层和常规低渗储层。即，待分析储层的一级储层类型可以是页岩储层、致密储层和常规低渗储层中的某一种。
当然，在本发明的其他实施例中，根据实际情况，上述一级储层类型还可以包含其他合理储层类型，本发明并不对此进行具体限定。
在得到待分析储层的一级储层类型后，本实施例中，该方法还会在步骤S101中进一步根据待分析储层的储层地质参数确定待分析储层在一级储层类型下的二级储层类型。
图2示出了本实施例中确定二级储层类型的实现流程示意图。
如图2所示，本实施例中，该方法在确定待分析储层的二级储层类型时，优选地首先会在步骤S201中从待分析储层的储层地质参数中筛选出影响压裂有效改造体积和压裂缝网复杂程度的主控因素。
具体地，本实施例中，该方法在步骤S201中优选地采用灰色关联法来从众多储层地质参数中筛选出影响压裂有效改造体积和压裂缝网复杂程度的主控因素。例如，该方法筛选得到的主控因素可以包括脆性指数、杨氏模量、泊松比和储隔层应力差等。当然，在本发明的其他实施例中，该方法还可以采用其他合理方式来筛选得到主控因素，同时，该方法所筛选得到的主控因素还可以包含其他未列出的合理参数，本发明并不对此进行具体限定。
在得到影响压裂有效改造体积和压裂缝网复杂程度的主控因素后，如图2所示，本实施例中，该方法会在步骤S202中根据各个主控因素的无因次量值和权重系数，来确定待分析储层的综合评价系数。
具体地，本实施例中，该方法优选地根据如下表达式来确定各个主控因素的无因次量值：
其中，ci和ωi分别表示第i个主控因素的无因次量值和权重系数，fi表示第i个主控因素的量值，n表示筛选得到的主控因素的总数。
根据各个主控因素的无因次量值，本方法优选地会从上述各个主控因素的无因次量值中确定出中值cm，随后再根据该中值cm、各个主控因素的无因次量值来确定和权重系数，来确定待分析储层的综合评价系数。
例如，本实施例中，该方法可以根据如下表达式确定所述综合评价系数：
其中，αt表示综合评价系数，cm表示所有主控因素的无因次量值的中值。
当然，在本发明的其他实施例中，该方法还可以根据实际需要采用其他合理方式来确定待分析储层的综合评价系数αt，本发明并不对此进行具体限定。
如图2所示，在得到待分析储层的综合评价系数αt，该方法也就可以在步骤S203中根据上述综合评价系数αt来确定待分析储层的二级储层类型。具体地，本实施例中，该方法优选地通过将上述综合评价系数αt与预设评价系数阈值进行比较，并根据比较结果来确定待分析储层的二级储层类型。
例如，如果待分析储层的综合评价系数大于第一预设评价系数阈值，该方法则可以判定待分析储层为第一类储层；如果待分析储层的综合评价系数小于或等于第一预设评价系数阈值但大于第二预设评价系数阈值，该方法则可以判定待分析储层为第二类储层；而如果待分析储层的综合评价系数小于或等于第二预设评价系数阈值，该方法则可以判定待分析储层为第三类储层。
本实施例中，上述第一预设评价系数阈值优选地配置为2/3，上述第二预设评价系数阈值优选地配置为1/3。当然，在本发明的其他实施例中，根据实际需要，上述第一预设评价系数阈值和/或第二预设评价系数阈值还可以配置为其他合理值，本发明并不对上述第一预设评价系数阈值和第二预设评价系数阈值的具体取值进行限定。
再次如图1所示，本实施例中，在确定出待分析储层的二级储层类型后，该方法优选地会在步骤S102中根据上述二级储层类型，来模拟不同泵注条件下形成的裂缝系统形态。
具体地，本实施例中，该方法能够收集整理目标油气田区块地质参数，并基于上述地质参数来模拟研究不同类型储层在不同泵注条件下形成的裂缝系统(包括复杂缝网)形态。
例如，在步骤S102中，该方法优选地可以通过应力场叠加模拟方式来模拟不同泵注条件下二级储层类型的地层所形成的裂缝系统形态。
假设X-Y-Z坐标系中存在一长2l的裂缝，两个不连续裂缝面在X-Y-Z坐标系中的位移分别为
其中，dx、dy和dy分别表示x、y和z方向上的位移分量。
假设：
裂缝位移(dx,dy,dz)对平面内任意场点n产生的位移和应力用方程可表示如下：
sx＝dx[2(1-v)f'yz-(y+z)f'xx]+dy[-(1-2v)f'xz-yf'xy-zf'xz]+dz[-(1-2v)f'xy-yf'xy-zf'xz] (9)
sy＝dx[2(1-v)f'xz-(y+z)f'yy]+dy[-(1-2v)f'yz-yf'xy-zf'yz]+dz[-(1-2v)f'xy-yf'xy-zf'yz] (10)
sz＝dx[2(1-v)f'xy-(y+z)f'zz]+dy[-(1-2v)f'yz-yf'yz-zf'xz]+dz[-(1-2v)f'xy-yf'yz-zf'xz] (11)
这样也就存在：
σxx＝2Gdx[2(f'xy+f'xz)+yf'xyy+zf'xzz]+2Gdy[f'yy+f'yz+yf'yyy+zf'yzz]+2Gdz[-f'yz+f'zz-yf'yyz+zf'zzz] (12)
σyy＝2G(dx+dz)[-yf'xyy+yf'yzz]+2Gdy[f'yy+yf'yyy] (13)
σzz＝2G(dx+dy)[-zf'xzz+zf'zzz]+2Gdz[f'zz+zf'zzz] (14)
σxy＝2Gdx(f'yy+yf'xyy)+2Gdy(-yf'yyy) (15)
σxz＝2Gdx(f'zz+zf'xzz)+2Gdz(-zf'zzz) (16)
σyz＝2Gdy(f'zz+yf'yzz)+2Gdz(-zf'zzz) (17)
其中，σxx、σyy、σzz分别表示沿x、y、z方向正应力，G表示剪切模量，σxy表示x-y平面剪应力，σxz表示x-z平面剪应力，σyz表示y-z平面剪应力，f'xy表示x-y平面映射函数，f'xyy表示x-y平面映射函数在y方向的矢量值。
将点n坐标(x,y,z)代入表达式可求得裂缝发生位移(dx,dy,dz)时该点的应力和位移。
同时，本方法优选地可以通过叠加所有裂缝单元诱导应力，利用最大环向应力准则确定裂缝系统的裂缝扩展方向。例如，本实施例中，本方法可以根据如下表达式确定裂缝扩展方向：
Itsinθ+Is(3cosθ-1)＝0 (18)
其中，It和Is均表示应力强度因子，θ表示裂缝扩展方向。应力强度因子It和Is优选地可以根据裂缝尖端单元的拉张和剪切位移计算得到。
如图1所示，本实施例中，该方法优选地会在步骤S103中根据步骤S102中所得到的裂缝系统形态模拟不同预设支撑剂泵注组合条件下支撑剂运移沉降规律，并在步骤S104中确定对应的裂缝系统导流能力。
具体地，本实施例中，该方法在步骤S103中可以选定不同类型、不同组合的支撑剂、压裂液逐一开展模拟。例如，该方法可以以步骤S102所得到的裂缝形态为依据，在诸如Fluent软件中绘制出不同类型储层在不同泵注条件下所形成的裂缝系统或是复杂缝网，进而模拟研究某一种或某一组合支撑剂在所绘制的裂缝网络中的运移沉降规律，并在步骤S104中计算对应的裂缝系统导流能力。
在得到裂缝系统导流能力后，本实施例中，该方法优选地会在步骤S105中根据上述裂缝系统导流能力来从诸多裂缝结果和泵注方案中筛选出最具潜力缝网结构和泵注方案。
具体地，基于步骤S102所得到的不同泵注条件下形成的裂缝系统形态，该方法优选地会筛选出预设数量(取值可以根据实际需要配置为不同的合理值)的潜力缝网系统。针对每一潜力裂缝系统，该方法在步骤S105中优选地会选用不同类型的压裂液、支撑剂，来进行泵注组合优化设计，进而根据所得到的对应的裂缝系统导流能力初步筛选出最具潜力缝网结构和泵注方案。
图3示出了本实施例中确定最具潜力缝网结构和泵注方案的实现流程示意图。
如图3所示，本实施例中，该方法优选地会在步骤S301红根据裂缝系统形态和裂缝系统导流能力计算不同预设支撑剂泵注组合条件下的压裂井产能，随后再在步骤S302中根据上述裂缝系统导流能力和压裂井产能，从预设数量的潜力缝网系统中筛选出最具潜力缝网结构和泵注方案。
当然，在本发明的其他实施例中，该方法还可以在步骤S104中采用其他合理方式来筛选出最具潜力缝网结构和泵注方案。
如图1所示，可选地，本实施例中，该方法还可以在步骤S106中基于步骤S105中所筛选得到的最具潜力缝网结构，重复执行上述步骤S103至步骤S105来在待分析储层已有最具潜力缝网的基础上进一步对泵注方案进行优化，从而得到优化泵注方案。
需要指出的是，本方法在确定优化泵注方案时重复执行步骤S103至步骤S105的次数可以根据实际需要配置为不同的合理值，本发明并不对此进行具体限定。
本实施例中，可选地，为了验证所得到的优化泵注方案的实用性和适用性，本方法还可以包含泵注方案验证步骤。在泵注方案验证步骤中，可以将步骤S106中所得到的优化泵注方案应用到待分析储层一口目标井中开展现场试验，并评价试验效果。根据实际需要，本方法还可以根据上述验证结果来进一步调整泵注方案。
如图1所示，本实施例中，可选地，该方法还可以在步骤S107中通过重复执行所述步骤S102至步骤S106，来对待分析储层中的每一口目标井开展分析，对应得到每一口目标井的优化泵注方案。
在得到待分析储层中每一口目标井的优化泵注方案后，该方法可以将所有的模拟、试验、评估和方案进行打包、整理和存储，以为下一口井泵注方案的确定提供依据。
本实施例中，针对目标区块所包含的各个不同类型的储层，本方法可以通过重复执行步骤S101至步骤S106来得到每一类储层每一口井的优化泵注方案，并进行压后评估，汇总和打包整理模拟、试验、评估资料。
此外，根据实际需要，本实施例中，该方法还可以针对目标油气田所划分出的不同区块，利用上述步骤S101至步骤S107来为目标油气田每一个区块每一类储层每一口井设计最优泵注方案，并汇总打包设计、施工资料。
从上述描述可以看出，本发明所提供的支撑剂泵注方案确定方法可用于评价不同类型油气藏、不同类型储层、不同特征的油气井在不同类型支撑剂、压裂液不同泵注程序组合下所形成裂缝系统的导流能力和压裂井产能，其有助于提高有效支撑缝网体积和整个裂缝系统的导流能力，从而实现裂缝系统或复杂缝网的长期有效支撑。
同时，本方法可以通过循环模拟、验证、优化、试验、评估和再模拟，循序渐进地针对目标油气藏目标储层目标油气井开展压裂施工，最大程度地提高作业效率，降低作业风险，为油气田压裂施工效果的改善和经济效益的提高提供指导性建议。
应该理解的是，本发明所公开的实施例不限于这里所公开的特定结构或处理步骤，而应当延伸到相关领域的普通技术人员所理解的这些特征的等同替代。还应当理解的是，在此使用的术语仅用于描述特定实施例的目的，而并不意味着限制。
说明书中提到的“一个实施例”或“实施例”意指结合实施例描述的特定特征、结构或特性包括在本发明的至少一个实施例中。因此，说明书通篇各个地方出现的短语“一个实施例”或“实施例”并不一定均指同一个实施例。
虽然上述示例用于说明本发明在一个或多个应用中的原理，但对于本领域的技术人员来说，在不背离本发明的原理和思想的情况下，明显可以在形式上、用法及实施的细节上作各种修改而不用付出创造性劳动。因此，本发明由所附的权利要求书来限定。
