一种基于压裂模型数据量板的裂缝参数快速识别方法

1.本发明属于油田开发领域，更具体地说，尤其涉及一种基于压裂模型数据量板的裂缝参数快速识别方法。


背景技术：

2.油气开采总体进入中后期，水力压裂已成为深层非常规油气藏增产的关键核心技术，准确推断压裂改造裂缝的几何形态与动态扩展规律将直接影响压裂改造效果评价，为此，实时获取裂缝真实几何参数对于改善油气井产能并提高油气采收率具有重要意义。
3.目前，获取裂缝参数的压裂监测方法主要有以下几类：一是微地震监测技术，其通过反演压裂前沿应力释放引发的诸多离散微地震事件，识别裂缝几何形态，但微地震有效信号极其微弱，采集数据信噪比低，数据量庞大，造成数据处理困难，监测存在较大的滞后性；二是电磁法监测技术，其利用压裂液低阻特性，通过反演压裂前后地下电阻率，分析电阻率随时间变化，圈定压裂低阻异常区，然而，采用常规反演手段难以摆脱电磁法固有的体积效应限制，致使裂缝参数识别精度受限；三是同位素示踪剂监测技术，其通过分析示踪剂注入/返排浓度变化，评价不同压裂层段产出贡献差异，推断压裂裂缝参数，不足的是难以详细刻画裂缝形态分布且不能实现实时监测；四是分布式光纤监测技术，包括分布式温度传感和分布式声波传感技术，通过实时监测沿全水平井段的温度和声波剖面，分析温度和声波分布特征，实现井下裂缝动态扩展评价，但监测成本高昂，数据量庞大，数据处理实效性较差，数据解释以定性为主。


技术实现要素：

4.本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种基于压裂模型数据量板的裂缝参数快速识别方法，应用电磁法监测技术，提出一种基于压裂模型数据量板的裂缝参数快速识别方法，以解决传统压裂监测裂缝识别方法难以满足精度和时效性兼具的问题。
5.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
6.一种基于压裂模型数据量板的裂缝参数快速识别方法，包括如下步骤：
7.s1、工区地质和物探资料收集；
8.s2、工区压裂模型构建与测线布设；
9.依据收集地质和物探资料，确定压裂模型先验信息，结合裂缝扩展假设条件，构建等效压裂模型，计算工区等效电阻率，所述压裂模型先验信息为在某一时域内的压裂段数和射孔数已知，所述裂缝扩展假设条件为在压裂段内的某一射孔对应一条单缝；
10.s3、模型正演计算与数据量板搭建；
11.所述模型正演计算将在压裂液波及范围内的裂缝等效为若干个电偶极子叠加，计算全空间均匀介质中地面任意点的电位、计算某一时刻测量电极mn电位差以及计算其在裂缝生成前后的一阶时域差分值，获取电位差异常值，以消除井产生的背景场影响；
12.s4、实测数据采集与处理；
13.所述实测数据采集指按上述测线布设方式，通过对井口供低压低频电流，测量mn之间的电位差；
14.s5、裂缝参数识别；
15.所述裂缝参数识别指通过分析实测数据的电位差异常值及电位差异常曲线特征，进一步解释单缝或复杂多缝模型参数。
16.优选的，步骤s2中计算工区等效电阻率具体采用如下计算式：
[0017][0018]
式中，ρ为等效电阻率；ρi为第i层电阻率；hi为第i层的厚度；h为最大深度。
[0019]
优选的，步骤s2中，所述测线布设采用地面双测线布设，所述双测线关于水平井地面投影所在直线平行且对称，双测线点距与线距视工区等效电阻率、水平井埋深、供电条件、仪器精度等而定，所述供电条件采用低压低频电流且供电电极a连接井口、供电电极b位于无穷远，测量电极m即为双测线的各个测点，测量电极n位于井口附近。
[0020]
优选的，步骤s3中，计算全空间均匀介质中地面任意点的电位、计算某一时刻测量电极mn电位差以及计算其在裂缝生成前后的一阶时域差分值，采用如下计算式：
[0021][0022][0023]
δu
t0
＝v(m,t0)-v(n,t0)
ꢀꢀ
(4)
[0024]ua,t
＝δu
t+δt-δu
t
ꢀꢀ
(5)
[0025]
按公式(2)、(3)计算全空间均匀介质中地面任意点的电位，按公式(4)计算某一时刻测量电极mn电位差，按公式(5)计算其在裂缝生成前后的一阶时域差分值；
[0026]
式中，v(m,t0)和v(n,t0)分别表示在t0时刻测量电极m和n的电位；δu
t0
为t时刻测量电极m与参考电极n的电位之差；为偶极矩；表示矢径，即偶极子中心与m之间距离；i表示虚数；k为波数，与频率有关；为单位矢量；i0为供电电流；σ为围岩等效电导率，即等效电阻率的倒数；δu
t
为裂缝生成前电位差；δu
t+δt
为裂缝生成后电位差；u
a,t
为裂缝生成后电位差异常。
[0027]
优选的，所述数据量板搭建指通过建立不同裂缝模型，分析电位差异常值及电位差异常曲线特征与裂缝几何参数之间的定性、定量关系。
[0028]
优选的，所述分析电位差异常值及电位差异常曲线特征与裂缝几何参数之间的定性、定量关系，具体包括：
[0029]
单缝模型数据量板和复杂多缝模型数据量板，单缝模型几何参数包括缝长、方位、裂缝中心位置，复杂多缝模型几何参数包括缝长、方位、缝宽。
[0030]
优选的，步骤s4中，所述实测数据处理按计算式(5)计算各测点的电位差异常值，绘制双测线的电位差异常曲线。
[0031]
优选的，步骤s1中，所述地质资料包括：工区地质构造、地层岩性、水文地质、地形等；
[0032]
所述物探资料包括：钻孔资料、电阻率测井资料。
[0033]
本发明的技术效果和优点：本发明提供的一种基于压裂模型数据量板的裂缝参数快速识别方法，与传统的识别方法相比，本发明针对传统水力压裂监测难以满足精度和实时性兼具的问题，采用基于压裂模型数据量板的裂缝参数快速识别方法，用于指导压裂效果评价与优化决策。
附图说明
[0034]
图1是本技术实施例提供的电磁监测裂缝参数识别技术流程图；
[0035]
图2是本技术实施例提供的压裂模型及电磁监测测线布设示意图；
[0036]
图3是本技术实施例提供的单缝模型与双缝模型示意图；
[0037]
图4是本技术实施例提供的单缝缝长实验示意图；
[0038]
图5是本技术实施例提供的测线中心点电位差异常随单缝缝长变化曲线示意图；
[0039]
图6是本技术实施例提供的单缝方位实验示意图；
[0040]
图7是本技术实施例提供的测线中心点电位差异常随单缝方位变化曲线示意图；
[0041]
图8是本技术实施例提供的电位差异常随单缝位置变化图；
[0042]
图9是本技术实施例提供的单缝与双缝电位差异常曲线对比示意图。
具体实施方式
[0043]
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。
[0044]
本发明提供了如图1-9的一种基于压裂模型数据量板的裂缝参数快速识别方法，包括以下步骤：
[0045]
工区地质和物探资料收集
[0046]
所述地质资料至少包括工区地质构造、地层岩性、水文地质、地形，所述物探资料至少包括钻孔资料、电阻率测井资料。
[0047]
工区压裂模型构建与测线布设，具体包括：
[0048]
依据收集地质和物探资料，简化压裂模型，按公式(1)计算工区等效电阻率；
[0049][0050]
式中，ρ为等效电阻率；ρi为第i层电阻率；hi为第i层的厚度；h为最大深度。
[0051]
依据收集地质和物探资料，确定压裂模型先验信息，结合裂缝扩展假设条件，构建等效压裂模型，计算工区等效电阻率，所述压裂模型先验信息为在某一时域内的压裂段数和射孔数已知，所述裂缝扩展假设条件为在压裂段内的某一射孔对应一条单缝；
[0052]
所述测线布设采用地面双测线布设，所述双测线关于水平井地面投影所在直线平行且对称，双测线点距与线距视工区等效电阻率、水平井埋深、供电条件、仪器精度等而定，所述供电条件采用低压低频电流且供电电极a连接井口、供电电极b位于无穷远，测量电极m即为双测线的各个测点，测量电极n位于井口附近。
[0053]
实例给出单一测线长度2000m，点距20m，双测线线距1000m，测点总数202个。图2为实施例提供的一种压裂模型及电磁监测测线布设示意图，图3为实施例提供的一种单缝模型与双缝模型示意图。
[0054]
模型正演计算与数据量板搭建
[0055]
所述模型正演计算将在压裂液波及范围内的裂缝等效为若干个电偶极子叠加，按公式(2)、(3)计算全空间均匀介质中地面任意点的电位，按公式(4)计算某一时刻测量电极mn电位差，按公式(5)计算其在裂缝生成前后的一阶时域差分值，获取电位差异常值u
a,t
，以消除井产生的背景场影响。
[0056][0057][0058]
δu
t0
＝v(m,t0)-v(n,t0)
ꢀꢀ
(4)
[0059]ua,t
＝δu
t+δt-δu
t
ꢀꢀ
(5)
[0060]
式中，v(m,t0)和v(n,t0)分别表示在t0时刻测量电极m和n的电位；δu
t0
为t时刻测量电极m与参考电极n的电位之差；为偶极矩；表示矢径，即偶极子中心与m之间距离；i表示虚数；k为波数，与频率有关；为单位矢量；i0为供电电流；σ为围岩等效电导率，即等效电阻率的倒数；δu
t
为裂缝生成前电位差；δu
t+δt
为裂缝生成后电位差；u
a,t
为裂缝生成后电位差异常。
[0061]
所述数据量板搭建指通过建立不同裂缝模型，分析电位差异常值及电位差异常曲线特征与裂缝几何参数之间的定性、定量关系，具体包括单缝模型数据量板和复杂多缝模型数据量板，单缝模型几何参数包括缝长、方位、裂缝中心位置，复杂多缝模型几何参数包括缝长、方位、缝宽等。
[0062]
图4至图9为本实施例的裂缝模型数据量板。
[0063]
实测数据采集与处理
[0064]
所述实测数据采集指按上述测线布设方式，通过对井口供低压低频电流，测量mn之间的电位差；所述实测数据处理按公式(5)计算各测点的电位差异常值，绘制双测线的电位差异常曲线。
[0065]
裂缝参数识别
[0066]
所述裂缝参数识别指通过分析实测数据的电位差异常值及电位差异常曲线特征，进一步解释单缝或复杂多缝模型参数。
[0067]
综上，与传统的识别方法相比，本发明针对传统水力压裂监测难以满足精度和实时性兼具的问题，采用基于压裂模型数据量板的裂缝参数快速识别方法，用于指导压裂效果评价与优化决策。
[0068]
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换,凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。