一种大平台丛式水平井压裂射孔位置自动优选方法与流程

1.本发明属于非常规油气储层改造压裂设计技术领域，特别涉及一种大平台丛式水平井压裂射孔位置自动优选方法。


背景技术：

2.大平台超长水平井和大规模体积压裂是目前非常规油气开发的主要技术理念，长水平段具有储层非均质性强的特点，既有储层品质和工程品质都较好的层段，也有储层品质和工程品质都较差的层段，同时还存在储层品质好但工程品质差或者储层品质差但工程品质好的层段。水平井压裂射孔位置的选择是影响单井产量众多因素中最重要的因素之一，也是水平井压裂设计优化的关键点。
[0003]“甜点”是水平井压裂射孔位置选择的重要依据，压后产量是由压裂层段的地质因素和工程因素共同决定，现有技术中对水平井压裂射孔位置选择主要是通过技术人员对水平段岩性、物性和含油气性等进行综合分析确定压裂射孔位置，人工选取过程繁琐且不精准，选取过程仅考虑储层在一维井筒的非均质性，未对平台水平井段空间甜点分布进行综合定量分析，也没有对压裂层段区域数据的非均质性进行定量评价，部分水平井在射孔压裂后，产量不理想。


技术实现要素：

[0004]
针对上述问题，本发明的目的是提供一种大平台丛式水平井压裂射孔位置自动优选方法，解决目前非常规油气井长水平段压裂射孔位置人工选取繁琐且不精准的问题，本发明能够定量描述储层空间的非均质性，极大地提高非常规油气井长水平段压裂射孔位置的选取精度，实现储层优势段的精准改造，最大限度地发挥单井产油潜力。
[0005]
本发明的技术方案在于：一种大平台丛式水平井压裂射孔位置自动优选方法，包括以下步骤：
[0006]
s1：计算大平台丛式水平井水平段的单井地质甜点指数sg；
[0007]
s2：计算大平台丛式水平井水平段的单井工程甜点指数se；
[0008]
s3:根据步骤s1、s2中计算的单井地质甜点、单井工程甜点，计算大平台丛式水平井水平段的单井综合甜点指数s
t
；
[0009]
s4:确定同一储层内水平井水平段位置，并对该储层进行网格离散，根据步骤s3中得到单井综合甜点指数，利用空间插值方法得到各网格的综合甜点指数，形成同一储层内水平井单井储层平面综合甜点分布；
[0010]
s5:对同一储层内水平井单井水平段分段，根据压裂设计缝长及单段改造宽度，得到单井水平段改造区域，并根据步骤s4中得到单井储层平面综合甜点分布，计算每一段改造区域的甜点指数，每口井的区域甜点指数集合，采用二维数组[dm，sz]进行储存，dm为水平井位置斜深，sz为区域甜点指数；
[0011]
s6:对步骤s5中得到区域甜点指数集合[dm，sz]进行自动循环排序，每次选取区域
甜点指数最高的位置作为第一射孔位置，然后对剩余区域甜点指数重新排序，选取剩余区域甜点指数最高的位置作为第二射孔位置，直到无剩余的区域甜点指数，完成大平台丛式水平井压裂射孔位置自动优选。
[0012]
所述步骤s1中的水平井水平段的单井地质甜点指数sg的计算公式为：
[0013]
sg＝δφω1+δkω2+δs
og
ω3+δg
t
ω4ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)
[0014][0015][0016][0017][0018]
式中：δk、δs
og
、δg
t
分别为归一化的孔隙度、渗透率、含油(气)饱和度及全烃，无量纲；ω1、ω2、ω3、ω4为相应的权重因子，无量纲；分别为最小孔隙度值和最大孔隙度值，无量纲；kmin、kmax分别为最小渗透率值和最大渗透率值，md；s
ogmin
、s
ogmax
分别为最小含油(气)饱和度值和最大含油(气)饱和度值，无量纲；g
tmin
、g
tmax
分别为最小气测全烃值和最大气测全烃值，无量纲，s
og
、g
t
分别为水平井水平段的孔隙度、含油(气)饱和度及全烃，无量纲；k为水平井水平段的渗透率，md。
[0019]
所述步骤s2中水平井水平段的单井工程甜点指数se的计算公式为：
[0020]
s21：对于进行地层元素测井的水平井，利用测井解释的矿物组分计算工程甜点se，计算公式为：
[0021][0022]
式中：vq、vd、vc、vs和c
to
分别为石英、白云石、方解石、黏土和toc含量，无量纲；
[0023]
s22：对于进行常规测井的水平井，采用矿物组分及岩石力学参数相结合的方法计算工程甜点se，计算公式为：
[0024][0025]
式中：δe、δμ分别为归一化弹性工程太难点模量和泊松比，无量纲；ωc、ωm分别为基于矿物成分的权重因子和基于岩石力学参数的权重因子，无量纲；
[0026]
s23：对于没有测井的水平井，利用随钻自然伽马值和钻时数据计算工程甜点se，计算公式为：
[0027]
se＝δgrωr+δd
t
ωdꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(8)
[0028]
式中：δgr、δd
t
分别为归一化随钻自然伽马和钻时，无量纲；ωr、ωd分别为相应的权重因子，无量纲。
[0029]
所述步骤s3中水平井水平段的单井综合甜点指数s
t
的计算公式为：
[0030]st
＝sgωg+seωeꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(9)
[0031]
式中：ωg为单井地质甜点指数sg的权重因子，无量纲，ωe为单井工程甜点指数se的权重因子，无量纲。
[0032]
所述步骤s4中，形成同一储层内水平井单井储层平面综合甜点分布的具体过程为：
[0033]
s41：根据大平台所有水平井的井眼轨迹，绘制同一储层内水平井水平段位置分布，基于s3中得到的所有水平井水平段的单井综合甜点指数s
t
，将水平井水平段按照单井综合甜点指数s
t
的大小填充颜色，深色代表高值，浅色代表低值；
[0034]
s42：利用netgen网格离散工具对水平井水平段所处储层区域进行三角网格离散，获取所有三角网格的节点坐标和网格单元信息；
[0035]
s43：根据s3得到水平井水平段上(xi,yi)点的单井综合甜点指数s
ti
，计算空间任意点(x,y)位置处的综合甜点值得到三角网格单元的综合甜点值，并通过云图显示分布，计算公式如下：
[0036][0037][0038]
式中，λi为水平井水平段数据点的权重系数，无量纲；di为水平井水平段数据点与计算点的距离，m；γ为权重指数，无量纲。
[0039]
所述步骤s5具体过程如下：
[0040]
s51：对同一储层内水平井单井水平段分段，根据压裂设计缝长及单段改造宽度，得到压裂缝网波及的单井水平段改造矩形区域，并标记处于该区域所有的步骤s4中划分的网格单元；
[0041]
s52：计算单井水平段改造矩形区域的非均质系数h；
[0042]
s53：对单井水平段改造矩形区域内网格单元进行综合甜点值的加权平均，获得区域平均甜点指数平均甜点指数减去因储层非均质系数h所带来的负效应，计算得到最终的区域甜点指数sz，
[0043][0044][0045]
式中：s
ei
为第i个单元的平均甜点指数，a
ei
为第i个单元的储层平面面积，ωh为非均质系数h的权重因子；
[0046]
s54：根据s53中得到的区域甜点指数sz，计算单井水平段各分段的区域甜点指数，构成区域甜点指数集合，每口井的区域甜点指数集合采用二维数组[dm，sz]进行储存，dm为水平井位置斜深，sz为区域甜点指数。
[0047]
所述单井水平段改造矩形区域的非均质系数h，具体过程如下：
[0048]
s521：对单井水平段改造矩形区域内的每个网格单元的三个节点的综合甜点值进
行算术平均，作为该网格单元的综合甜点值；
[0049]
s522：对单井水平段改造矩形区域内的每个网格单元，统计综合甜点值大于该单元综合甜点值的面积百分比；
[0050]
s523：绘制对数概率图，综合甜点值作为对数轴，面积百分比作为概率轴，并作直线拟合；
[0051]
s524：读取面积比为84％和50％时对应的甜点值，分别为s
84
和s
50
，计算区域的非均质系数h，公式如下：
[0052][0053]
所述单井水平段改造矩形区域的非均质系数h的取值范围为0≤h≤1。
[0054]
所述步骤s6中，对步骤s5中得到区域甜点指数集合进行自动循环排序的过程如下：
[0055]
s61：首先去掉区域甜点指数集合数组[dm，sz]中非储层段及套管接箍段，对区域甜点指数集合数组[dm，sz]按照甜点指数从大到小的方式进行排序；
[0056]
s62：自动选取区域甜点指数最高值所对应的位置作为第一射孔位置，设置最小缝间距，将第一射孔位置及两侧缝间距范围内的区域甜点指数屏蔽，即在数组中去掉两侧范围内的数据；
[0057]
s63：对剩余区域甜点指数重新排序，选取甜点指数最高值作为第二射孔位置，将第二射孔位置及两侧缝间距范围内的区域甜点指数屏蔽；
[0058]
s64：对剩余区域甜点指数继续排序，选取甜点指数最高值作为第三射孔位置，以此类推，直到无剩余区域甜点指数，完成大平台丛式水平井压裂射孔位置自动优选。
[0059]
对于已电测的水平井，ω1、ω2、ω3、ω4权重因子分别取值为0.4、0.2、0.25、0.15，对于未电测的水平井，ω1、ω2、ω3权重因子取值为0，ω4权重因子取值为1。
[0060]
本发明的技术效果在于：
[0061]
1、本发明采用孔隙度、渗透率、含油(气)饱和度及全烃参数来定量计算单井地质甜点指数，能够准确的定量描述储层物性、含油气性；2、本发明可根据不同的测井资料，采用不同的测试参数来定量计算单井工程甜点指数，能够准确的定量描述储层的泥质含量、岩石脆性程度，压裂裂缝是否起裂和延伸形成体积裂缝；3、本发明在计算甜点指数时，采用融合了地质甜点指数与工程甜点指数的综合甜点指数，考虑了工程和地质两大因素，量化评价了水平井水平段储层的甜点差异性，为压裂射孔位置选取提供了依据；4、本发明通过单井综合甜点指数，并利用空间插值获得了甜点空间分布，定量化描述储层非均质特征，克服了传统基于一维井筒非均质性进行压裂选段的局限性；5、本发明采用区域甜点指数实现压裂射孔位置的自动优选，对致密储层精准、高效选段改造起到了最直接的指导作用。
[0062]
以下将结合附图进行进一步的说明。
附图说明
[0063]
图1为本发明实施例华hxx平台水平井水平段平面分布图。
[0064]
图2为本发明实施例华hxx平台水平井水平段综合甜点分布图。
[0065]
图3为本发明实施例华hxx平台储层平面三角网格离散图。
[0066]
图4为本发明实施例华hxx平台综合甜点指数空间分布云图。
[0067]
图5为本发明实施例华hxx-x井区域甜点指数计算示意图。
[0068]
图6为本发明实施例华hxx-x井第一段压裂射孔位置选取示意图。
[0069]
图7为本发明实施例华hxx-x井第二段压裂射孔位置选取示意图。
[0070]
图8为本发明实施例华hxx-x井全井段压裂射孔位置示意图。
[0071]
图9为本发明实施例华hxx平台长71储层水平井压裂射孔位置分布效果图。
[0072]
图10为本发明实施例华hxx平台长72储层水平井压裂射孔位置分布效果图。
具体实施方式
[0073]
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，采用本发明一种大平台丛式水平井压裂射孔位置自动优选方法，对华hxx平台水平井压裂射孔位置进行自动优选，以华hxx-xx井为例，具体步骤如下：
[0074]
s1：计算华hxx平台丛式水平井水平段的单井地质甜点指数sg；
[0075]
所述步骤s1中的水平井水平段的单井地质甜点指数sg的计算公式为：
[0076]
sg＝δφω1+δkω2+δs
og
ω3+δg
t
ω4ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)
[0077][0078][0079][0080][0081]
式中：δk、δs
og
、δg
t
分别为归一化的孔隙度、渗透率、含油(气)饱和度及全烃，无量纲；ω1、ω2、ω3、ω4为相应的权重因子，无量纲；分别为最小孔隙度值和最大孔隙度值，无量纲；kmin、kmax分别为最小渗透率值和最大渗透率值，md；s
ogmin
、s
ogmax
分别为最小含油(气)饱和度值和最大含油(气)饱和度值，无量纲；g
tmin
、g
tmax
分别为最小气测全烃值和最大气测全烃值，无量纲，s
og
、g
t
分别为水平井水平段的孔隙度、含油(气)饱和度及全烃，无量纲；k为水平井水平段的渗透率，md。
[0082]
对于已电测的水平井，ω1、ω2、ω3、ω4权重因子分别取值为0.4、0.2、0.25、0.15。对于未电测的水平井，将孔渗饱所对应的权重设置为0，全烃值对应的权重设置为1。
[0083]
s2：计算华hxx平台丛式水平井水平段的单井工程甜点指数se；
[0084]
所述步骤s2中水平井水平段的单井工程甜点指数se的计算公式为：
[0085]
s21：对于进行地层元素测井的水平井，利用测井解释的矿物组分计算工程甜点se，计算公式为：
[0086][0087]
式中：vq、vd、vc、vs和c
to
分别为石英、白云石、方解石、黏土和toc含量，无量纲；
[0088]
s22：对于进行常规测井的水平井，采用矿物组分及岩石力学参数相结合的方法计算工程甜点se，计算公式为：
[0089][0090]
式中：δe、δμ分别为归一化弹性工程太难点模量和泊松比，无量纲；ωc、ωm分别为基于矿物成分的权重因子和基于岩石力学参数的权重因子，无量纲，取值为0.6和0.4；
[0091]
s23：对于没有测井的水平井，利用随钻自然伽马值和钻时数据计算工程甜点se，计算公式为：
[0092]
se＝δgrωr+δd
t
ωdꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(8)
[0093]
式中：δgr、δd
t
分别为归一化随钻自然伽马和钻时，无量纲；ωr、ωd分别为相应的权重因子，无量纲，取值为0.7和0.3。
[0094]
s3:根据步骤s1、s2中计算的单井地质甜点、单井工程甜点，计算华hxx平台丛式水平井水平段的单井综合甜点指数s
t
；
[0095]
所述步骤s3中水平井水平段的单井综合甜点指数s
t
的计算公式为：
[0096]st
＝sgωg+seωeꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(9)
[0097]
式中：ωg为单井地质甜点指数sg的权重因子，无量纲；ωe为单井工程甜点指数se的权重因子，无量纲，两者的权重系数为0.5。
[0098]
s4:确定同一储层内水平井水平段位置，并对该储层进行网格离散，根据步骤s3中得到单井综合甜点指数，利用空间插值方法得到各网格的综合甜点指数，形成同一储层内水平井单井储层平面综合甜点分布；
[0099]
所述步骤s4中，形成同一储层内水平井单井储层平面综合甜点分布的具体过程为：
[0100]
s41：根据大平台所有水平井的井眼轨迹，绘制同一储层内水平井水平段位置分布，如图1所示，基于s3中得到的所有水平井水平段的单井综合甜点指数s
t
，将水平井水平段按照单井综合甜点指数st的大小填充颜色，深色色代表高值，浅色代表低值，如图2所示；
[0101]
s42：利用netgen网格离散工具对水平井水平段所处储层区域进行三角网格离散，获取所有三角网格的节点坐标和网格单元信息，如图3所示；
[0102]
s43：根据s3得到水平井水平段上(xi,yi)点的单井综合甜点指数s
ti
，计算空间任意点(x,y)位置处的综合甜点值得到三角网格单元的综合甜点值，并通过云图显示分布，如图4所示，计算公式如下：
[0103][0104][0105]
式中，λi为水平井水平段数据点的权重系数，无量纲，di为水平井水平段数据点与计算点的距离，m，γ为权重指数，取值范围一般为4～12，通常取值为8。
[0106]
s5:对同一储层内水平井单井水平段分段，根据压裂设计缝长及单段改造宽度，得到单井水平段改造区域，并根据步骤s4中得到单井储层平面综合甜点分布，计算每一段改
造区域的甜点指数，每口井的区域甜点指数集合，采用二维数组[dm，sz]进行储存，dm为水平井位置斜深，sz为区域甜点指数；
[0107]
所述步骤s5具体过程如下：
[0108]
s51：对同一储层内水平井单井水平段分段，根据压裂设计缝长及单段改造宽度，得到压裂缝网波及的单井水平段改造矩形区域，并标记处于该区域所有的步骤s4中划分的网格单元，如图5所示；
[0109]
s52：计算单井水平段改造矩形区域的非均质系数h，该值介于完全均质系统0和完全非均质系统1之间，具体过程如下：
[0110]
s521：对单井水平段改造矩形区域内的每个网格单元的三个节点的综合甜点值进行算术平均，作为该网格单元的综合甜点值；
[0111]
s522：对单井水平段改造矩形区域内的每个网格单元，统计综合甜点值大于该单元综合甜点值的面积百分比；
[0112]
s523：绘制对数概率图，综合甜点值作为对数轴，面积百分比作为概率轴，并作直线拟合；
[0113]
s524：读取面积比为84％和50％时对应的甜点值，分别为s
84
和s
50
，计算区域的非均质系数h，公式如下：
[0114][0115]
s53：对单井水平段改造矩形区域内网格单元进行综合甜点值的加权平均，获得区域平均甜点指数平均甜点指数减去因储层非均质系数h所带来的负效应，计算得到最终的区域甜点指数sz，
[0116][0117][0118]
式中：s
ei
为第i个单元的平均甜点指数，a
ei
为第i个单元的储层平面面积，ωh为非均质系数h的权重因子；
[0119]
s54：根据s53中得到的区域甜点指数sz，计算单井水平段各分段的区域甜点指数，构成区域甜点指数集合，每口井的区域甜点指数集合采用二维数组[dm，sz]进行储存，dm为水平井位置斜深，sz为区域甜点指数。
[0120]
s6:对步骤s5中得到区域甜点指数集合[dm，sz]进行自动循环排序，每次选取区域甜点指数最高的位置作为第一射孔位置，然后对剩余区域甜点指数重新排序，选取剩余区域甜点指数最高的位置作为第二射孔位置，直到无剩余的区域甜点指数，完成大平台丛式水平井压裂射孔位置自动优选。
[0121]
所述步骤s6中，对步骤s5中得到区域甜点指数集合进行自动循环排序的过程如下：
[0122]
s61：首先去掉区域甜点指数集合数组[dm，sz]中非储层段及套管接箍段，避开距离为1m，对区域甜点指数集合数组[dm，sz]按照甜点指数从大到小的方式进行排序；
[0123]
s62：自动选取区域甜点指数最高值所对应的位置作为第一射孔位置，设置最小缝
间距，将第一射孔位置及两侧缝间距范围内的区域甜点指数屏蔽，即在数组中去掉两侧范围内的数据，如图6所示；
[0124]
s63：对剩余区域甜点指数重新排序，选取甜点指数最高值作为第二射孔位置，将第二射孔位置及两侧缝间距范围内的区域甜点指数屏蔽，如图7所示；
[0125]
s64：对剩余区域甜点指数继续排序，选取甜点指数最高值作为第三射孔位置，以此类推，直到无剩余区域甜点指数，如图8所示，完成大平台丛式水平井压裂射孔位置自动优选。
[0126]
本发明对长庆油田鄂尔多斯盆地华hxx平台两个层系共31口水平井进行了压裂射孔位置自动优化设计，长71层15口水平井的压裂选段效果如图9所示，长72层16口水平井的压裂选段效果如图10所示。采用本发明的自动选段方法可以快速精准找到甜点位置，自动加密甜点区的压裂段，甜点指数越高的区域，布缝密度越大，避开泥岩非甜点段及套管接箍，平均单井压裂段数51段，单井射孔位置优选时间最低可达2.1s，而通过技术人员对水平段岩性、物性和含油气性等进行综合分析，依据人工经验选取确定压裂射孔位置，无法定量评价，定性评价过程繁琐且不精准，单井射孔位置耗时长达数天、甚至几周。
[0127]
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。