本發明屬于石油開發領域，具體涉及一種砂礫巖油藏壓裂裂縫控制設計方法。
背景技術：
：目前與砂礫巖油藏壓裂裂縫控制設計方法密切相關的二個專利如下：CN101839124A發明涉及一種控制油氣田儲層壓裂裂縫延伸的方法，該方法在壓裂施工過程中，用壓裂液基液攜帶改性陶粒和固化劑，二者在進入裂縫后，在地層條件下反應40～90分鐘形成高強度、無滲透性遮擋層；反應時間可控，能在45～90℃儲層中應用，該遮擋層能夠承受5MPa以上的壓差，且在高溫鹽水狀態下結構穩定，在裂縫中固結形成具有較高承壓強度、無滲透的遮擋層，既可以減緩裂縫過度向下延伸進入水層，又可以阻止壓穿水層以至底水錐進。CN102778552A發明提出一種定向射孔與壓裂裂縫轉向研究的實驗方法，所述實驗方法包括以下步驟：A、采用邊長大于等于1m的巖心露頭立方體制作試件，B、然后將所述試件設置在三軸應力加載裝置中，在三軸應力加載的條件下，先后對所述試件進行定向射孔和壓裂，C、壓裂后剖析所述試件。但是，砂礫巖油藏由于礫石的存在及礫石大小、分布、強度的差異，儲層的非均質性、物性及力學性質與常規的油藏存在極大的差異。在水力壓裂過程中，水力裂縫的擴展規律與常規油藏有極大的不同。目前尚存在人工裂縫研究不清以及裂縫控制措施不到位的問題。技術實現要素：本發明的目的在于解決上述現有技術中存在的難題，提供一種砂礫巖油藏壓裂裂縫控制設計方法，針對砂礫巖油藏，砂礫巖體破裂特征復雜，裂縫在啟裂及延伸過程中都存在較強的扭曲效應，針對性的壓裂裂縫控制措施，有效控制裂縫形態，有效的指導砂礫巖油藏的開發。本發明是通過以下技術方案實現的：一種砂礫巖油藏壓裂裂縫控制設計方法，包括：(1)建立砂礫巖油藏數值模型，然后從砂礫巖油藏參數和砂礫巖壓裂工藝參數進行分析，建立砂礫巖多因素產能模型；(2)建立砂礫巖油藏裂縫擴展模型：分析區塊物性分布規律，結合統計分布規律，進行裂縫擴展形態描述；(3)進行裂縫擴展模擬計算，得到裂縫幾何參數，包括縫長、縫高、縫寬；(4)確定砂礫巖壓裂裂縫控制方法；(5)將步驟(3)得到的計算結果與步驟(1)的模型的模擬結果進行對比分析，找到使步驟(1)中的砂礫巖多因素產能模型的產量最大的裂縫幾何參數，完成裂縫設計。所述步驟(1)是這樣實現的：根據砂礫巖油藏的地質特點，應用油藏數值模擬軟件建立砂礫巖油藏數值模型；分別從砂礫巖油藏參數、裂縫參數兩個方面進行分析：通過砂礫巖油藏參數中的地層滲透率、原油粘度、有效厚度、含油飽和度和壓裂工藝參數裂縫長度、高度、導流能力這七個因素對前期生產井產能的敏感性擬合回歸分析，確定以上單個參數與產能的七個關系方程，然后對所述七個關系方程組成的方程組進行計算分析，建立砂礫巖多因素產能模型。所述步驟(2)是這樣實現的：砂礫巖油藏裂縫擴展模型如下：Ψ(α)=mα0·(αα0)m-1·e-(αα0)m]]>其中，α：力學性質參數，包括強度、彈性模量；α0：力學性質參數平均值；m：均質性系數；ψ(α)：α的統計分布密度；以上參數是通過巖石力學室內實驗獲得。所述步驟(3)是這樣實現的：運用線彈性斷裂力學理論，采用Palmer模型動態應力強度因子公式，得到裂縫寬度、高度基本方程：動態應力強度因子：K1=G2(1-υ)(2πa(s))0.5Wa(x,y)]]>式中：K1為動態應力強度因子，單位為MPa·s0.5；G為巖石剪切模量，單位為MPa；ν為巖石泊松比；a為距裂縫距離，單位為m；Wa(x，y)為距裂縫a處的縫寬，單位為m；裂縫寬度基本方程：W(x,η,t)=4(1-υ2)h(x,t)πE{1-η2[π2(Pf-S1)-(S2-S1)arccosη′]+(S2-S1)[[η′ln(1-η2+1-η′2η2-η′2)]-[ηln(η′1-η2+1-η′2η′2-η2)]]}]]>式中：S1為產層應力，單位為MPa；S2為上、下遮擋層應力，單位為MPa；H為產層厚度，單位為m；Pf為縫內流壓，單位為MPa；h(x,t)為t時刻x處的縫高，單位為m；縫端處裂縫寬度與高度的關系：W=f(x,h(x,t),p(x),η,η′)=2K1(1-υ)b2π]]>式中：K1為動態應力強度因子，單位為MPa·s0.5；b為裂縫高度，單位為m。根據砂礫巖油藏儲層條件決定的上述已知參數，通過裂縫模擬計算軟件對以上方程迭代求解，加權計算，得到裂縫的總高度、寬度，并計算裂縫長度。所述步驟(4)是這樣實現的：利用壓裂設計軟件，選擇排量參數，從初始低泵注排量開始，后期提高泵注排量，適當提高砂比，適當降低前置液比例，使其達到步驟(3)得到的裂縫長度；根據裂縫長度模擬結果選擇性實施以下方法中的一種或幾種：通過室內裂縫導流能力實驗選擇中低密度均一粒徑變密度陶粒，通過儲層壓降模擬控制放噴，根據儲層濾失室內實驗，應用粉陶降低濾失，根據防膨實驗應用高效防膨技術，根據陶粒沉降速度實驗與壓裂液相關實驗，控制流壓。與現有技術相比，本發明的有益效果是：(1)抑制近井筒多裂縫產生，促進遠井筒壓裂裂縫轉向，盡可能形成復雜裂縫系統；(2)控制縫高，增加縫長；(3)減少支撐劑嵌入，提高裂縫導流能力，降低應力敏感，以降低油藏傷害；(4)增加泄油體積，增加單井控制儲量，提高油井產量。附圖說明圖1是本發明方法的步驟框圖。具體實施方式下面結合附圖對本發明作進一步詳細描述：本發明提供一種砂礫巖油藏壓裂裂縫控制方法，建立砂礫巖油藏模型與裂縫擴展數值模型，分析礫石的含量與分布，確立巖石非均質性的描述方法，進行人工裂縫的模擬與計算，在不同的礫石含量與分布的情況下，通過控制影響裂縫延伸的主要參數，達到近井筒形成單一裂縫，遠井筒形成多裂縫，同時控制合理的縫高，達到增加單井控制儲量，提高壓裂效果的目的。本發明建立油藏數值模擬模型、砂礫巖油藏裂縫擴展模型、裂縫擴展模擬計算以及砂礫巖壓裂裂縫控制方法。如圖1所示，本發明砂礫巖壓裂裂縫控制方法步驟如下：第一，建立砂礫巖油藏數值模型，根據砂礫巖油藏的地質特點，應用油藏數值模擬軟件建立油藏數值模型，再分別從砂礫巖油藏參數、裂縫參數兩個方面進行分析。通過油藏參數中的地層滲透率、原油粘度、有效厚度、含油飽和度等和壓裂工藝參數裂縫長度、高度、導流能力等七個因素對前期生產井產能的敏感性擬合回歸分析，確定以上單個參數與產能的七個關系方程，然后對以上七個方程組成的方程組進行計算分析，建立砂礫巖多因素產能模型(建立的模型可以進行7個因素的敏感性分析。)。第二，建立砂礫巖油藏裂縫擴展模型。分析區塊物性分布規律，結合統計分布規律，進行裂縫擴展形態描述。巖石非均質性的描述方法：Ψ(α)=mα0·(αα0)m-1·e-(αα0)m]]>上式即為所建立的砂礫巖油藏裂縫擴展模型。Weibull統計分布函數，均勻系數m增加，則巖石越均質，否則，非均質性越強。(m＝3)。α：力學性質參數(強度、彈性模量等)；α0：力學性質參數平均值；m：均質性系數；ψ(α)(該參數作為裂縫模型是第三步分析的基礎)：α的統計分布密度。以上參數通過巖石力學室內實驗獲得。第三，進行裂縫擴展模擬計算。運用線彈性斷裂力學理論，采用Palmer模型動態應力強度因子公式，得到裂縫寬度、高度基本方程。動態應力強度因子：K1=G2(1-υ)(2πa(s))0.5Wa(x,y)]]>式中：K1—動態應力強度因子，MPa·s0.5；G—巖石剪切模量，MPa；ν—巖石泊松比；a—距裂縫距離，m；Wa(x，y)—距裂縫a處的縫寬，m。裂縫寬度基本方程：W(x,η,t)=4(1-υ2)h(x,t)πE{1-η2[π2(Pf-S1)-(S2-S1)arccosη′]+(S2-S1)[[η′ln(1-η2+1-η′2η2-η′2)]-[ηln(η′1-η2+1-η′2η′2-η2)]]}]]>式中：S1—產層應力，MPa；S2—上、下遮擋層應力，MPa；H—產層厚度，m；Pf—縫內流壓，MPa。h(x,t)—t時刻x處的縫高，m；縫端處裂縫寬度與高度的關系：W=f(x,h(x,t),p(x),η,η′)=2K1(1-υ)b2π]]>式中：K1—動態應力強度因子，MPa·s0.5；b:裂縫高度，m。根據砂礫巖油藏儲層條件決定的上述已知參數，通過對以上方程迭代求解，加權計算，即可得到裂縫的總高度、寬度，并計算裂縫長度。第四，砂礫巖壓裂裂縫控制方法確定。利用壓裂設計軟件，經驗與計算相結合，選擇合適的排量參數，從初始低泵注排量開始，后期提高泵注排量，適當提高砂比，適當降低前置液比例，使其達到上步的裂縫長度；同時通過室內裂縫導流能力實驗選擇中低密度均一粒徑變密度陶粒，通過儲層壓降模擬控制放噴，根據儲層濾失室內實驗，應用粉陶降低濾失，根據防膨實驗應用高效防膨技術，根據陶粒沉降速度實驗與壓裂液相關實驗，控制流壓(根據裂縫長度模擬結果選擇性實施)。將計算結果與前面模型模擬結果對比分析，找到使第一步中的產量最大的裂縫參數，就完成了裂縫設計。與現有技術相比，本發明方法針對砂礫巖，試驗結果更加可靠，方便觀測裂縫延伸規律。本發明的一個實施例如下：利用本方法到某井應用，分5段壓裂，模擬參數如表1所示：表1裂縫監測如表2所示：壓裂段主走向[NE]共軛走向主裂縫115各向均有4002110NW3203125NE、NW、EW340410各向均有2605110NW220表2形狀：多為兩翼縫，盡管不大對稱，或為一翼較長和/或破裂能量釋放較強；長度：約220至400m，平均310m；高度：垂直誤差大，但大致限制在儲層內及附近。從以上結果可以看出，用本發明方法的裂縫設計控制和與裂縫監測結果基本上吻合。該井壓裂后，Φ3mm油嘴自噴生產，井口壓力7.6MPa，日產液約25m3/d，日產油近22t/d，日產量為周圍單段壓裂井的6-10倍。Φ3mm油嘴自噴累計產油5000余噸，效果顯著。該方法能夠抑制近井筒多裂縫產生，促進遠井筒壓裂裂縫轉向，形成復雜裂縫系統，控制逢高，增加縫長，減少支撐劑嵌入，提高裂縫導流能力，降低應力敏感，以降低油藏傷害，增加泄油體積，增加單井控制儲量，提高油井產量。該設計方法經過實踐應用，裂縫設計控制和與裂縫監測結果基本上吻合。該發明主要應用于石油工業領域的砂礫巖油藏的壓裂，本發明能夠有效控制砂礫巖油藏壓裂裂縫的幾何形態，更好的滿足此類油藏有效開發的需要，形成該 類油藏壓裂開發設計方法，實現國內砂礫巖低孔特低滲型儲層近10億噸儲量的高效開發，為該類儲量的經濟有效動用提供支撐，具有比較好的應用前景。上述技術方案只是本發明的一種實施方式，對于本領域內的技術人員而言，在本發明公開了應用方法和原理的基礎上，很容易做出各種類型的改進或變形，而不僅限于本發明上述具體實施方式所描述的方法，因此前面描述的方式只是優選的，而并不具有限制性的意義。當前第1頁1 2 3