一种基于微地震监测的压裂效果动态诊断方法
技术领域
本发明属于非常规油气藏增产改造技术领域，具体涉及一种基于微地震监测的压裂效果动态诊断方法。
技术背景
非常规油气资源的有效开发离不开压裂增产作业，目前我国的致密气、特别是页岩气的压裂作业均以首次压裂最为重要，由于在压裂前对储层的了解有限，因此，在压裂施工过程中有效地对当前压裂状态进行诊断及评价，并采取适宜的优化措施以提高改造效果对提升页岩气开发效益具有重要意义。
目前，对压裂增产作业效果进行评价或监测的方法主要有以下几类：一是现场应用微地震监测或电位、电磁监测技术，该类技术均是应用现场远井直接监测技术，可对裂缝形态参数进行解释，电位或电磁监测解释存在较大的滞后性；二是应用压后返排情况反演压裂效果，该类技术主要是以压裂返排液的温度场进行数模拟合或以排液曲线建立流动场等计算裂缝参数；三是应用数据分析或建立半经验公式进行压裂效果预测。
以上述为代表的现有方法或技术，仍然存在以下的缺陷或不足：
1、方法一中，主要缺陷是仅能评价当前裂缝参数，不能对裂缝参数变化情况进行量化评价，无法为现场措施提供精细指导，且电位或电磁监测解释存在较大的滞后性；
2、方法二中，应用返排数据评价压裂效果存在严重的滞后性，且压后返排情况受多种影响因素制约，目前尚无法判断压裂效果对其的影响地位及权重，评价结果具有不确定性；
3、方法三中，应用数据分析或建立半经验公式进行压裂效果预测存在置信水平问题，且不同区块存在较大差异，对新区不具有评价价值。
公开号为107728200B，公开日为2019年3月29日的中国专利文献公开了一种地面微地震压裂裂缝动态展布实时监测方法，该方法主要通过地面设备连续获取微地震数据以分析得到某一时间段内裂缝密集区的展布图像。其主要的技术特征是应用地面监测获取微地震数据以反演网格点的成像能量值，通过优选裂缝密集区实现裂缝的动态监测，其核心是实现裂缝的动态展布。该技术未对裂缝扩展过程的变化特征进行描述，无法体现裂缝扩展几何形态及改造体积的动态变化率，未进行实际水力裂缝类型的判断，更没有涉及进一步的措施优化。
发明内容
本发明旨在针对上述现有技术所存在的缺陷和不足，提供了一种基于微地震监测的压裂效果动态诊断方法，该方法充分考虑影响压裂效果的工程因素，应用现场微地震监测解释结果绘制基于规模与改造效果的评价曲线，并根据曲线形态的不同形成相应的评价诊断模型，该方法可动态描述并诊断现场压裂效果，为指导压裂优化决策，提升增产改造效果，提供了有效手段与技术支撑。
本发明是采用下述技术方案实现的：
一种基于微地震监测的压裂效果动态诊断方法，其特征在于包括：现场压裂与微地震监测数据实时采集、基于微地震监测结果的解释诊断模型建立和针对不同诊断结果相应的优化措施；所述现场压裂与微地震监测数据实时采集，主要包括微地震现场解释结果采集与压裂施工参数采集；所述基于微地震监测结果的解释诊断模型建立，主要包括绘制基于规模与改造效果的评价曲线，根据曲线形态的不同建立相应的评价诊断模型及解释诊断方法；所述针对不同诊断结果相应的优化措施，即根据改造效果动态变化率K实时调整施工排量Q、液体粘度μ、砂浓度Cs、暂堵剂量M，促使裂缝按照设计扩展。
所述的现场压裂与微地震监测数据实时采集中，所述微地震现场解释结果主要是指压裂裂缝网络长Lf、宽Wf、高Hf、及储层改造体积SRV，该系列结果均是压裂参数的函数；所述压裂施工参数主要是指采集排量Q、液体粘度μ、砂浓度Cs、暂堵剂量M、携砂液量V。
压裂施工开始时以(hh:mm:ss,Q,μ,Cs,M,V,Lf,Wf,Hf,SRV)数据格式进行数据采集，上述各参数均是矿场单位制。
所述的基于微地震监测结果的解释诊断模型建立中，所述的绘制基于规模与改造效果的评价曲线，具体是应用前述步骤所采集的实时数据绘制以携砂液量为横坐标、微地震监测结果为纵坐标的评价曲线图，函数关系式为：
Lf＝f(Q,μ,Cs,M,V)(1)；
Wf＝f(Q,μ,Cs,M,V)(2)；
Hf＝f(Q,μ,Cs,M,V) (3)；
SRV＝f(Q,μ,Cs,M,V) (4)。
所述基于微地震监测结果的解释诊断模型建立中，所述的根据曲线形态的不同建立相应的评价诊断模型及解释诊断方法，具体是根据评价曲线图求解在当前条件下(即Q,μ,Cs,M一定时)的改造效果动态变化率，即有函数关系式：
裂缝扩展的基本形式分为三类：即以裂缝长度为主要扩展的PKN模型，以裂缝高度为主要扩展的KGD模型，以裂缝长度和高度同步扩展为主的径向R模型，结合上述三种模型建立基于规模与改造效果的诊断及评价标准化图版；应用现场按照格式(hh:mm:ss,Q,μ,Cs,M,V,Lf,Wf,Hf,SRV)采集的动态数据，绘制式(1)-式(4)的评价曲线和式(5)-式(8)诊断曲线，将实际的评价曲线与诊断曲线同三种模型的标准化图版进行比对，从而确定当前裂缝处于何种扩展模式，即实现对当前裂缝扩展的动态诊断及评价。
所述针对不同诊断结果相应的优化措施，更具体的是：即(1)裂缝在某个阶段以PKN模型扩展为主时，在施工中可适当增加暂堵剂量M，或提高液体粘度μ、提高施工排量Q，增加主裂缝缝内净压力，促使新缝开启或实现裂缝转向；(2)裂缝在某个阶段以KGD模型扩展为主时，表明此阶段的裂缝缝高处于失控状态，在施工中主要采取增加暂堵剂量M或提高砂浓度Cs，对缝高进行暂堵以抑制裂缝纵向扩展；同时可适当控制排量Q和液体粘度μ，降低缝内净压力，抑制缝高延伸；(3)裂缝在某个阶段以径向R模型扩展为主时，可适当控制施工排量Q和液体粘度μ，适当减小缝内净压力及流体造缝能力。
与现有技术相比，本发明所达到的有益效果如下：
一、本发明较现有的方法或技术克服了仅能得到微地震裂缝解释结果的弊端，本发明不仅能及时分析当前裂缝扩展的动态变化率，还能根据变化率的取值研判当前裂缝扩展形态，并提出相应的优化控制措施；
二、本发明在现场使用方便可行，仅需采集微地震和压裂施工数据，应用微地震解释结果即可实现对正在压裂施工的裂缝进行动态诊断评价，解释效率高，时效性好，具备推广应用；
三、本发明所应用的技术原理可靠，诊断方法简单，解释结果合理，数据成本低廉，经济效益良好。
四、相对于107728200B专利文献为代表的现有技术，本发明可对水力裂缝扩展类型进行定量研判，并根据不同研判结果指定相应的技术措施，最终实现设计所需的改造效果，现有技术是本发明的基础与前端，本发明是现有技术的提升与发展。
附图说明
图1为本发明的裂缝网络缝长标准化评价曲线图；
图2为本发明的裂缝网络缝宽标准化评价曲线图；
图3为本发明的裂缝网络缝高标准化评价曲线图；
图4为本发明的储层改造体积标准化评价曲线图；
图5为本发明的裂缝网络缝长标准化诊断曲线图；
图6为本发明的裂缝网络缝宽标准化诊断曲线图；
图7为本发明的裂缝网络缝高标准化诊断曲线图；
图8为本发明的储层改造体积标准化诊断曲线图。
具体实施方式
以下通过实施例对本发明进一步叙述，但本发明并不限于这些实施例。
实施例1
作为本发明最基本的一种实施方案，本实例公开了一种基于微地震监测的压裂效果动态诊断方法，具体包括以下步骤：
基于微地震监测的压裂效果动态诊断方法具体包括：现场压裂与微地震监测数据实时采集、基于微地震监测结果的解释诊断模型建立、针对不同诊断结果相应的优化措施等3个关键方法与技术组成，其具体步骤如下：
S1：现场压裂与微地震监测数据实时采集方法步骤
压裂施工开始时以(hh:mm:ss,Q,μ,Cs,M,V,Lf,Wf,Hf,SRV)数据格式进行数据采集，其中排量(Q)、液体粘度(μ)、砂浓度(Cs)、暂堵剂量(M)、携砂液量(V)、压裂裂缝网络长宽高(Lf、Wf、Hf)及储层改造体积(SRV)等均以矿场单位采集；
S2：基于微地震监测结果的解释诊断模型建立
S2-1：应用S1步骤所采集的实时数据绘制以携砂液量为横坐标、微地震监测结果为纵坐标的评价曲线，即绘制Lf,Wf,Hf,SRV与自变量Q,μ,Cs,M,V的关系曲线；
S2-2：根据S2-1绘制的曲线图求解在当前条件下(即Q,μ,Cs,M一定时)的改造效果动态变化率，即计算并绘制KL、KW、KH、KSRV与V的关系曲线图；
S2-3：将S2-1、S2-2绘制的实际评价曲线与诊断曲线同三种模型的标准化图版进行比对，从而确定当前裂缝扩展模式，即实现对当前裂缝扩展的动态诊断及评价；
S3：针对不同诊断结果相应的优化措施，即根据改造效果动态变化率K实时调整施工排量Q、液体粘度μ、砂浓度Cs、暂堵剂量M，促使裂缝按照设计扩展，具体措施：
S3-1：裂缝在某个阶段以PKN模型扩展为主时，在施工中可适当增加暂堵剂量M或提高液体粘度μ，用以减少液体滤失；亦可提高施工排量Q，增加主裂缝缝内净压力，促使裂缝缝长进一步延伸；
S3-2：裂缝在某个阶段以KGD模型扩展为主时，表明此阶段的裂缝缝高处于失控状态，在施工中主要采取增加暂堵剂量M或提高砂浓度Cs，用以抑制裂缝纵向扩展；同时可适当控制排量Q和液体粘度μ，用以减小过大的缝内净压力；
S3-3：裂缝在某个阶段以径向R模型扩展为主时，可适当控制施工排量Q和液体粘度μ，适当减小缝内净压力及流体造缝能力；
通过上述步骤可合理控制裂缝扩展延伸，促使改造箱体最大化。
实施例2
作为本发明的最佳实施方式，其步骤为：
基于微地震监测的压裂效果动态诊断方法具体包括：现场压裂与微地震监测数据实时采集、基于微地震监测结果的解释诊断模型建立、针对不同诊断结果相应的优化措施等3个关键方法与技术组成，其技术特征如下：
所述现场压裂与微地震监测数据实时采集方法，主要包括微地震现场解释结果采集与压裂施工参数采集。微地震现场监测解释结果主要是指压裂裂缝网络长宽高(Lf、Wf、Hf)及储层改造体积(SRV)，该系列结果均是压裂参数的函数；压裂施工参数主要是指采集排量(Q)、液体粘度(μ)、砂浓度(Cs)、暂堵剂量(M)、携砂液量(V)；压裂施工开始时以(hh:mm:ss,Q,μ,Cs,M,V,Lf,Wf,Hf,SRV)数据格式进行数据采集，上述各参数均是矿场单位制。
所述基于微地震监测结果的解释诊断模型建立，主要包括绘制基于规模与改造效果的评价曲线、根据曲线形态的不同建立相应的评价诊断模型及解释诊断方法等。所述绘制基于规模与改造效果的评价曲线，即应用前述步骤所采集的实时数据绘制以携砂液量为横坐标、微地震监测结果为纵坐标的评价曲线图，函数关系式为：
Lf＝f(Q,μ,Cs,M,V) (1)
Wf＝f(Q,μ,Cs,M,V) (2)
Hf＝f(Q,μ,Cs,M,V) (3)
SRV＝f(Q,μ,Cs,M,V) (4)
所述根据曲线形态的不同建立相应的评价诊断模型及解释方法，即根据上述曲线图求解在当前条件下(即Q,μ,Cs,M一定时)的改造效果动态变化率，即有函数关系式：
根据裂缝扩展理论可知，裂缝在一定储层条件下其扩展的基本形式可分为三类：即以裂缝长度为主要扩展的PKN模型，以裂缝高度为主要扩展的KGD模型，以裂缝长度和高度同步扩展为主的径向R模型。由此可结合上述三种模型建立基于规模与改造效果的诊断及评价标准化图版。
所述基于规模与改造效果的诊断解释方法，即应用现场按照格式(hh:mm:ss,Q,μ,Cs,M,V,Lf,Wf,Hf,SRV)采集的动态数据，绘制式(1)-式(4)的评价曲线和式(5)-式(8)诊断曲线，将实际的评价曲线与诊断曲线同三种模型的标准化图版进行比对，从而确定当前裂缝处于何种扩展模式，即实现对当前裂缝扩展的动态诊断及评价。
所述针对不同诊断结果相应的优化措施，主要涉及式(1)-式(4)中函数关系式的自变量的优化调整，即根据改造效果动态变化率K实时调整施工排量Q、液体粘度μ、砂浓度Cs、暂堵剂量M，促使裂缝按照设计扩展。具体措施：(1)裂缝在某个阶段以PKN模型扩展为主时，在施工中可适当增加暂堵剂量M或提高液体粘度μ，用以减少液体滤失；亦可提高施工排量Q，增加主裂缝缝内净压力，促使裂缝缝长进一步延伸；(2)裂缝在某个阶段以KGD模型扩展为主时，表明此阶段的裂缝缝高处于失控状态，在施工中主要采取增加暂堵剂量M或提高砂浓度Cs，用以抑制裂缝纵向扩展；同时可适当控制排量Q和液体粘度μ，用以减小过大的缝内净压力；(3)裂缝在某个阶段以径向R模型扩展为主时，可适当控制施工排量Q和液体粘度μ，适当减小缝内净压力及流体造缝能力；通过上述步骤可合理控制裂缝扩展延伸，促使改造箱体最大化。
