一种压裂过程砂堵智能预警和调控方法与流程

1.本发明属于油气开发技术领域，具体涉及一种压裂过程砂堵智能预警和调控方法。


背景技术：

2.压裂是指通过地面高压泵组，向油气储层注入压裂液和支撑剂以改造储层，形成具有一定体积和导流能力的人工裂缝，油气可通过裂缝向井筒渗透，提高油气井采收率。
3.压裂过程因地层和裂缝延伸的复杂性，容易出现砂堵、地层压不开和压窜等异常情况，其中砂堵易发生且后果严重。砂堵是支撑剂聚集在井底或裂缝中造成堵塞，造成施工压力上升。发生砂堵轻则高压憋坏管线、设备受损、解堵处理会使成本大幅度上升，重则造成人员伤亡、破坏地层渗流和报废施工井。
4.现有压裂施工过程中砂堵预警主要依靠指挥人员通过肉眼观察施工曲线进行识别。在人工识别到有砂堵迹象时，首先进行停砂，观察施工压力，若压力持续上升，需要进行阶梯减排，直至压力处于稳定状态。人工预警砂堵由于过度依赖指挥员知识经验储备，且每个人认知不同，会导致砂堵预警难免存在误判、漏判，造成施工压力上升，存在安全隐患。现有的压裂指挥员通过对讲通讯指挥操作员进行作业，当识别到有砂堵迹象时，指挥与操作在执行效率、结果上存在滞后性。


技术实现要素：

5.本发明的目的是为了解决压裂施工过程中人工砂堵预警存在的主观能动性和施工异常情况下执行效率低的问题，提出了一种压裂过程砂堵智能预警和调控方法。
6.本发明的技术方案是：一种压裂过程砂堵智能预警和调控方法包括以下步骤：s1：获取压裂过程的实时砂堵概率值；s2：获取压裂过程的施工压力值，并对施工压力值进行区间划分；s3：根据压裂施工值所属区间和实时砂堵概率值，进行砂堵智能调控。
7.进一步地，步骤s2中，对压裂施工值进行区间划分的具体方法为：获取施工井的限压值、各个阶段流量目标值和砂比目标值，并根据施工井的限压值设定限压线、警戒线和安全线。
8.若施工压力值小于安全线，则施工压力值属于第一区间；若施工压力值大于等于安全线且小于警戒线，则施工压力值属于第二区间；若施工压力值大于等于警戒线且小于限压线，则施工压力值属于第三区间；若施工压力值大于等于限压线，则施工压力值属于第四区间。
9.进一步地，步骤s3中，进行砂堵智能调控的具体方法为：在施工压力值属于第一区间时，判断实时砂堵概率值是否大于等于砂堵概率设定值，若是则当前压裂施工处于第二状态，不进行调控，否则当前压裂施工处于第一状态，并采用第一调控方式；
在施工压力值属于第二区间时，判断实时砂堵概率值是否大于等于砂堵概率设定值，若是则当前压裂施工处于第三状态，不进行调控，否则当前压裂施工处于第一状态，并采用第一调控方式；在施工压力值属于第三区间时，判断实时砂堵概率值是否大于等于砂堵概率设定值，若是则当前压裂施工处于第四状态，并采用第二调控方式，否则当前压裂施工处于第三状态，并采用第二调控方式；在施工压力值属于第四区间时，则当前压裂施工处于第五状态，采用第三调控方式。
10.进一步地，步骤s3中，第一状态为：对当前压裂施工零级预警；第二状态为：对当前压裂施工进行一级预警；第三状态为：对当前压裂施工进行二级预警；第四状态为：对当前压裂施工进行三级预警；第五状态为：对当前压裂施工进行四级预警。
11.进一步地，步骤s3中，第一调控方式为：若实时流量值小于对应所属阶段流量目标值q
aim
，则进行升排操作；若实时流量值等于对应所属阶段流量目标值q
aim
，则不进行调控；若实时流量值大于对应所属阶段流量目标值q
aim
，则进行降排操作；第二调控方式为：进行降排操作；第三调控方式为：进行停泵操作，排量输出为零。
12.进一步地，步骤s3中，零级预警为：若实时砂比值等于对应所属阶段砂比目标值s
aim
，则不进行调控；当实时砂比值大于对应所属阶段砂比目标值s
aim
，则将砂比输出值下降为实时砂比值对应所属阶段砂比目标值s
aim
；当实时砂比值小于对应所属阶段砂比目标值s
aim
，则将砂比输出值上升为实时砂比值对应所属阶段砂比目标值s
aim
；一级预警为：继续判断施工压力值所处区间；二级预警为：将砂比输出值降低至设定砂比阈值；三级预警为：进行停砂操作；四级预警为：发出砂堵提示。
13.进一步地，步骤s3中，进行升排操作的升排输出量q
rise_out
的计算公式为：其中，q
realtime
为实时排量，p
realtime
为实时压力，p
alert_line
为警戒线的值，q
rise_base
为单次增排的最大值。
14.进一步地，步骤s3中，进行降排操作的减排输出量q
drop_out
的计算公式为：其中，q
realtime
为实时排量，p
realtime
为实时压力，p
alert_line
为警戒线的值，q
drop_base
为单次减排的最大值。
15.本发明的有益效果是：本发明能够更加的客观准确的识别砂堵，且处理异常情况时相比人工模式效率与安全性更高。在压裂过程中进行实时预警，对流量和砂比进行精准控制，使传统的人工砂堵预警变的更为智能化，极大的提高了压裂作业过程的效率。
附图说明
16.图1为压裂过程砂堵智能预警和调控方法的流程图。
具体实施方式
17.下面结合附图对本发明的实施例作进一步的说明。
18.如图1所示，本发明提供了一种压裂过程砂堵智能预警和调控方法，包括以下步骤：s1：获取压裂过程的实时砂堵概率值；s2：获取压裂过程的施工压力值，并对施工压力值进行区间划分；s3：根据压裂施工值所属区间和实时砂堵概率值，进行砂堵智能调控。
19.在本发明实施例中，根据砂堵的历史数据建立多时间窗多变量的bpnn砂堵预测模型，将实时施工数据（实时排量q
realtime
、实时压力p
realtime
、实时砂比s
realtime
）输入到砂堵预测模型中，得到压裂过程中实时砂堵概率值c
sand_plugg
。本发明不局限于这种方法，任何一个模型算出的砂堵概率均可输入到调排方法中。
20.在本发明实施例中，步骤s2中，对压裂施工值进行区间划分的具体方法为：获取施工井的限压值、各个阶段流量目标值和砂比目标值，并根据施工井的限压值设定限压线、警戒线和安全线。
21.若施工压力值小于安全线，则施工压力值属于第一区间；若施工压力值大于等于安全线且小于警戒线，则施工压力值属于第二区间；若施工压力值大于等于警戒线且小于限压线，则施工压力值属于第三区间；若施工压力值大于等于限压线，则施工压力值属于第四区间。
22.在本发明实施例中，将压裂施工窗口划分为4个区间。限压线的值等于限压值，施工压力超过限压线会超压停泵。警戒线的值等于限压值减去警戒区间δp1，施工压力超过警戒线存在砂堵风险。安全线的值等于限压值减去安全区间δp2，施工压力超过安全线由砂堵概率决定是否停砂。警戒区间δp1和安全区间δp2由地层/储层的特性决定。
23.在本发明实施例中，步骤s3中，进行砂堵智能调控的具体方法为：在施工压力值属于第一区间时，判断实时砂堵概率值是否大于等于砂堵概率设定值，若是则当前压裂施工处于第二状态，不进行调控，否则当前压裂施工处于第一状态，并采用第一调控方式；在施工压力值属于第二区间时，判断实时砂堵概率值是否大于等于砂堵概率设定值，若是则当前压裂施工处于第三状态，不进行调控，否则当前压裂施工处于第一状态，并采用第一调控方式；在施工压力值属于第三区间时，判断实时砂堵概率值是否大于等于砂堵概率设定值，若是则当前压裂施工处于第四状态，并采用第二调控方式，否则当前压裂施工处于第三状态，并采用第二调控方式；在施工压力值属于第四区间时，则当前压裂施工处于第五状态，采用第三调控方式。
24.砂堵概率设定值定义为：人为认定存在砂堵迹象时的砂堵概率，其值限定于（0-100%）。
25.在本发明实施例中，步骤s3中，第一状态为：对当前压裂施工零级预警；第二状态为：对当前压裂施工进行一级预警；第三状态为：对当前压裂施工进行二级预警；第四状态为：对当前压裂施工进行三级预警；第五状态为：对当前压裂施工进行四级预警。
26.在本发明实施例中，步骤s3中，第一调控方式为：若实时流量值小于对应所属阶段流量目标值q
aim
，则进行升排操作；若实时流量值等于对应所属阶段流量目标值q
aim
，则不进行调控；若实时流量值大于对应所属阶段流量目标值q
aim
，则进行降排操作；第二调控方式为：进行降排操作；第三调控方式为：进行停泵操作，排量输出为零。
27.在本发明实施例中，步骤s3中，零级预警为：若实时砂比值等于对应所属阶段砂比目标值s
aim
，则不进行调控；当实时砂比值大于对应所属阶段砂比目标值s
aim
，则将砂比输出值下降为实时砂比值对应所属阶段砂比目标值s
aim
；当实时砂比值小于对应所属阶段砂比目标值s
aim
，则将砂比输出值上升为实时砂比值对应所属阶段砂比目标值s
aim
；一级预警为：继续判断施工压力值所处区间；二级预警为：将砂比输出值降低至设定砂比阈值；三级预警为：进行停砂操作；四级预警为：发出砂堵提示。在零级预警至四级预警中，预警措施逐级增加，下一级包含上一级的措施。
28.在本发明实施例中，步骤s3中，进行升排操作的升排输出量q
rise_out
的计算公式为：其中，q
realtime
为实时排量，p
realtime
为实时压力，p
alert_line
为警戒线的值，q
rise_base
为单次增排的最大值。
29.在本发明实施例中，步骤s3中，进行降排操作的减排输出量q
drop_out
的计算公式为：其中，q
realtime
为实时排量，p
realtime
为实时压力，p
alert_line
为警戒线的值，q
drop_base
为单次减排的最大值。