一种水平井压裂施工压力叠合分析方法与流程

本发明属于井压裂施工压力数据分析方法，具体涉及一种水平井压裂施工压力叠合分析方法，属于水平井压裂施工技术领域。

背景技术：

压裂施工压力的研究一直是国内外石油工程领域中的热点问题，国内对于施工过程的压裂压力分析较多采用nolte和smith建立的双对数下净压力曲线与裂缝几何尺寸的变化关系，对于国内公开专利《一种井下压裂压力监测仪》（申请号：200620099442.7）中公开了一种井下压裂压力监测仪器，该技术能够直接测试压裂过程中地层压力，不受外部因素影响，适合于油井压裂实时直接对井底压力的测量，对比专利《水力压裂井底压力监测工艺》（申请号：201110457781.3）中公开一种水力压裂井底压力监测工艺，本发明的工艺可以实时全程监测压裂过程井底温度、压力变化，真实、准确的记录了压裂、放喷、抽汲过程储层附近压力、温度数据，为措施层做出准确评价，为运用压裂设计软件科学编制新井压裂施工方案提供依据，该工艺适用于油井单层、双层及气井单层水力压裂井底压力监测，专利《一种基于地质强度指标的水力压裂破裂压力的确定方法（申请号：201210064177.9）》公开了一种基于地质强度指标的水力压裂破裂压力的确定方法，专利《一种随钻预测钻头底下地层坍塌压力和破裂压力的方法（申请号：200510123407.4）》公开了一种随钻预测钻头底下地层坍塌压力和破裂压力的方法，专利《一种用于不同储层破裂压力标定的图板架（申请号：201320854482.8）》公开了一种用于不同储层破裂压力标定的图板架，主要解决进行油田不同储层破裂压力标定时所绘制的大量对比图样，通过人力手工定位存在的效率低和定位精度差的问题。

综上所述目前公开的水平井压裂施工压力评价方法的相关文献和专利调研结果表明，随着油气藏压裂技术的发展，该类技术越来越受到广泛重视，但目前大量的研究只是基于压裂模型开展工作，在压裂压力分析方面没有考虑到水平井多级压裂的工艺特征，对压裂压力的分析是研究裂缝延伸规律和评价压裂效果、改善增产作业效果以及提高压后产能等必要的技术手段，因此建立一种针对水平井多级分段压裂施工压力的分析评价方法很有必要。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是克服现有的缺陷，提供一种水平井压裂施工压力叠合分析方法，以解决上述背景技术中提出的问题，本发明的实质是通过收集整理已经实施多级分段压裂的施工数据为分析资料，对资料进行数据段截选、数据抽稀、无因次时间处理、异常施工段剔除、三次样条插值处理、曲线叠合分析、曲线归一化分析、曲线分析等处理，最终能够得到该井的压裂施工曲线叠合图和归一化曲线，通过该处理分析，能够得到不同区域水平井压裂的归一化压裂施工压力曲线，从而为页岩气储层压后效果评价提供了新的手段和方法，该方法应用涪陵一期产能建设的多口井的生产应用，为这些井的压后效果评价提供了科学依据。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种水平井压裂施工压力叠合分析方法，包括以下八个步骤：

步骤一：收集水平井的压裂施工数据，压裂施工参数包括压裂段数（段）、水平井段长度（m）、地面施工压力（mpa）、施工时间（s）、施工排量（m3/min）。

步骤二：数据抽稀，先将收集的各个数据点进行抽稀处理。

步骤三：数据段截选，根据施工排量截选剔除起泵前排量为零的数据段，同时剔除停泵后排量为零的数据段。

步骤四：压裂施工压力曲线无因次时间处理，将各段的压裂施工时间无因次化在1-1000之间。

步骤五：施工压力三次样条插值处理，由于各段的施工数据量不同，需要通过数据插值的方法将各段的施工数据统一，保证每一段的数据点相同；本方法中采用三次样条函数对数据进行处理，同时将各段的压裂数据点统一为1000个点。

步骤六：施工压力曲线叠合分析：将水平井各段的压裂施工压力和无因次时间点进行比较分析，得到该水平井压裂施工压力曲线的带宽曲线。

步骤七：施工压力曲线归一化分析：将水平井各段的压裂施工压力和无因次时间点进行均值分析，得到无因次时间下的整个水平井段的压力均值曲线，该曲线即为施工压力曲线归一化曲线。

步骤八：曲线分析，对水平井压裂施工压力曲线的带宽曲线和施工压力曲线归一化曲线进行分析。

优选的，所述步骤四和步骤五之间应加设有异常施工段剔除阶段，所述异常施工段剔除阶段，为对于施工过程中由于地面供液、工具等特殊情况的出现，导致施工压力数据异常高、异常低、不连续等情况，见图4，在压裂段的施工曲线选择方面，需要将异常段剔除。

优选的，所述压裂施工压力曲线是指压裂过程中井底或井口施工压力随时间的变化关系，压裂压力的变化趋势和变化幅值能够反映出压裂储层的物性参数和岩石力学参数、能够反馈压裂施工的工艺质量、验证压裂设计参数。

优选的，所述步骤七中压力均值曲线即为施工压力曲线归一化曲线。

优选的，所述压力施工数据在收集时，需要引用本区域典型井的压力施工数据，同时建立单段施工的基本的数据库

与现有技术相比，本发明提供了一种水平井压裂施工压力叠合分析方法，具备以下有益效果：

1、本发明中通过抽稀处理从而保持曲线的基本特征，同时也会将所数据点尽量减少，从而解决收集的压裂施工压力数据时间单位为秒（s），一段的施工数据点近20000多个点，影响后期的处理、计算和绘图的速度，同时直观的压裂曲线不光滑的问题。

2、本发明中根据施工排量截选剔除起泵前排量为零的数据段，同时剔除停泵后排量为零的数据段，确保压裂施工数据的有效性。

3、本发明方法简单，对资料进行数据段截选、数据抽稀、无因次时间处理、异常施工段剔除、三次样条插值处理、曲线叠合分析、曲线归一化分析、曲线分析等处理，最终能够得到该井的压裂施工曲线叠合图和归一化曲线，能够得到不同区域水平井压裂的归一化压裂施工压力曲线，从而为页岩气储层压后效果评价提供了新的手段和方法，从而为改善增产作业效果以及提高压后产能等必要的技术手段。

该装置中未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现，本发明结构科学合理，使用安全方便，为人们提供了很大的帮助。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制，在附图中：

图1为本发明提出的一种水平井压裂施工压力叠合分析方法技术路线图；

图2为本发明中步骤二中线段过滤法数据图；

图3为本发明中步骤四中压裂施工压力曲线无因次时间处理图；

图4为本发明中异常施工段剔除阶段分析图；

图5为本发明中施工压力曲线叠合分析图；

图6为施工压力曲线归一化分析曲线图。

具体实施方式

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，所描述的实施例仅仅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作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。

本发明中采用线段过滤法进行抽稀，原理是当线段过滤法是指当某一段的长度小于某一值时，就以该段的中点代替该段，如同该段的两端退化到中点一样，图2中由于线段bc的长度小于线段过滤值，因此被“退化”为中点e，结果如图虚线所示，线段过滤法同步长法一样，其线段过滤值的大小直接决定抽稀的精度，本方法中抽稀率设置为5%，即将每一段的施工压力数据抽稀为1000组数据点内。

为压裂施工压力曲线无因次时间处理后，将各段的压裂施工时间无因次化在1-1000之间处理后的曲线绘制在同一坐标系中曲线图，请参阅图3。

为了对于施工过程中由于地面供液、工具等特殊情况的出现，导致施工压力数据异常高、异常低、不连续等情况，在对施工曲线图选择方面，因排除对施工压力数据异常高、异常低、不连续等情况造成的数据影响，请参阅图4。

水平井各段的压裂施工压力和无因次时间点进行比较分析后，还需要在同一无因次时间点的整个水平井段的最大值和最小值分析，将高值压力曲线和低值压力曲线绘制在同一个坐标内，得到该水平井压裂施工压力曲线的带宽曲线，请参阅图5。

将水平井各段的压裂施工压力和无因次时间点进行均值分析，得到无因次时间下的整个水平井段的压力均值曲线，该曲线即为施工压力曲线归一化曲线，见图6。

请参阅图1，本发明提供一种技术方案：一种水平井压裂施工压力叠合分析方法，包括以下八个步骤：

步骤一：收集水平井的压裂施工数据，压裂施工参数包括压裂段数（段）、水平井段长度（m）、地面施工压力（mpa）、施工时间（s）、施工排量（m3/min）。

步骤二：数据抽稀，先将收集的各个数据点进行抽稀处理，抽稀处理将保持曲线的基本特征，同时也会将所数据点尽量减少，本发明方法中采用线段过滤法进行抽稀，原理是当线段过滤法是指当某一段的长度小于某一值时，就以该段的中点代替该段，如同该段的两端退化到中点一样，如图2所示，在该图中，由于线段bc的长度小于线段过滤值，因此被“退化”为中点e，结果如图虚线所示，线段过滤法同步长法一样，其线段过滤值的大小直接决定抽稀的精度，本方法中抽稀率设置为5%，即将每一段的施工压力数据抽稀为1000组数据点内。

本发明中，步骤三：数据段截选，根据施工排量截选剔除起泵前排量为零的数据段，同时剔除停泵后排量为零的数据段，确保压裂施工数据的有效性。

本发明中，步骤四：压裂施工压力曲线无因次时间处理，将各段的压裂施工时间无因次化在1-1000之间，处理后的曲线绘制在同一坐标系中，见图3。

步骤五：施工压力三次样条插值处理，由于各段的施工数据量不同，需要通过数据插值的方法将各段的施工数据统一，保证每一段的数据点相同；本方法中采用三次样条函数对数据进行处理，同时将各段的压裂数据点统一为1000个点。

步骤六：施工压力曲线叠合分析：将水平井各段的压裂施工压力和无因次时间点进行比较分析，得到同一无因次时间点的整个水平井段的最大值和最小值分析，将高值压力曲线和低值压力曲线绘制在同一个坐标内，得到该水平井压裂施工压力曲线的带宽曲线，见图5。

步骤七：施工压力曲线归一化分析：将水平井各段的压裂施工压力和无因次时间点进行均值分析，得到无因次时间下的整个水平井段的压力均值曲线，该曲线即为施工压力曲线归一化曲线，见图6。

步骤八：曲线分析，对水平井压裂施工压力曲线的带宽曲线和施工压力曲线归一化曲线进行分析，能够得到反映该井的水平井段的摩阻、平均破裂压力、延伸压力等。

优选的，所述步骤四和步骤五之间应加设有异常施工段剔除阶段，所述异常施工段剔除阶段，为对于施工过程中由于地面供液、工具等特殊情况的出现，导致施工压力数据异常高、异常低、不连续等情况，见图4，在压裂段的施工曲线选择方面，需要将异常段剔除。

优选的，所述压裂施工压力曲线是指压裂过程中井底或井口施工压力随时间的变化关系，压裂压力的变化趋势和变化幅值能够反映出压裂储层的物性参数和岩石力学参数、能够反馈压裂施工的工艺质量、验证压裂设计参数。

优选的，步骤七中压力均值曲线即为施工压力曲线归一化曲线，所述施工压力曲线获取时，先将相同地质参数的压裂施工曲线在同一坐标系内进行叠合处理，得到一口井的压裂施工压力曲线带，同时对压力曲线带数据获取时，需要排除压裂液性能、排量、射孔簇等影响。

优选的，所述压力施工数据在收集时，需要引用本区域典型井的压力施工数据，同时建立单段施工的基本的数据库，方便通过单段施工数据库，从而使人员更直观了解压力数据变化和预测。

实施例一

一种水平井压裂施工压力叠合分析方法，包括以下八个步骤：

步骤一；收集水平井的压裂施工数据，压裂施工参数包括压裂段数（段）、水平井段长度（m）、地面施工压力（mpa）、施工时间（s）、施工排量（m3/min）。

步骤二：数据抽稀，先将收集的各个数据点进行抽稀处理，抽稀处理将保持曲线的基本特征，同时也会将所数据点尽量减少，本发明方法中采用线段过滤法进行抽稀，原理是当线段过滤法是指当某一段的长度小于某一值时，就以该段的中点代替该段，如同该段的两端退化到中点一样，如图2所示，在该图中，由于线段bc的长度小于线段过滤值，因此被“退化”为中点e，结果如图虚线所示，线段过滤法同步长法一样，其线段过滤值的大小直接决定抽稀的精度，本方法中抽稀率设置为5%，即将每一段的施工压力数据抽稀为1000组数据点内。

步骤三：数据段截选，根据施工排量截选剔除起泵前排量为零的数据段，同时剔除停泵后排量为零的数据段，确保压裂施工数据的有效性。

步骤四：压裂施工压力曲线无因次时间处理，将各段的压裂施工时间无因次化在1-1000之间，处理后的曲线绘制在同一坐标系中，见图3。

步骤五：施工压力三次样条插值处理，由于各段的施工数据量不同，需要通过数据插值的方法将各段的施工数据统一，保证每一段的数据点相同；本方法中采用三次样条函数对数据进行处理，同时将各段的压裂数据点统一为1000个点。

步骤六：施工压力曲线叠合分析：将水平井各段的压裂施工压力和无因次时间点进行比较分析，得到同一无因次时间点的整个水平井段的最大值和最小值分析，将高值压力曲线和低值压力曲线绘制在同一个坐标内，得到该水平井压裂施工压力曲线的带宽曲线，见图5。

步骤七：施工压力曲线归一化分析：将水平井各段的压裂施工压力和无因次时间点进行均值分析，得到无因次时间下的整个水平井段的压力均值曲线，该曲线即为施工压力曲线归一化曲线，见图6。

步骤八：曲线分析，对水平井压裂施工压力曲线的带宽曲线和施工压力曲线归一化曲线进行分析，能够得到反映该井的水平井段的摩阻、平均破裂压力、延伸压力等。

由于不同水平井段的压裂施工泵注程序不同，在压裂注入规模、注入时间等参数有所差别，引用步骤4，压裂施工压力曲线无因次时间进行处理。

为了解决收集的压裂施工压力数据时间单位为秒（s），一段的施工数据点近20000多个点，影响后期的处理、计算和绘图的速度，同时直观的压裂曲线不光滑，为解决这些问题，引用步骤二，对数据点进行抽稀处理，抽稀处理将保持曲线的基本特征，同时也会将所数据点尽量减少，从而有效解决此类问题。

本发明的实质是通过收集整理已经实施多级分段压裂的施工数据为分析资料，对资料进行数据段截选、数据抽稀、无因次时间处理、异常施工段剔除、三次样条插值处理、曲线叠合分析、曲线归一化分析、曲线分析等处理，最终能够得到该井的压裂施工曲线叠合图和归一化曲线，通过该处理分析，能够得到不同区域水平井压裂的归一化压裂施工压力曲线，从而为页岩气储层压后效果评价提供了新的手段和方法，该方法应用涪陵一期产能建设的多口井的生产应用，为这些井的压后效果评价提供了科学依据，从而为对裂压力的分析是研究裂缝延伸规律和评价压裂效果、改善增产作业效果以及提高压后产能等必要的技术手段。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。