基于混合优化算法的电磁监测裂缝参数识别

压裂实时监测是水力压裂效果评价和工程参数优化的重要保障措施之一。传统电磁监测裂缝参数识别方法的准确性和精度难以保证,影响了监测效果。为了提高裂缝参数识别能力,提出了一种基于海洋捕食者密度聚类混合优化算法的电磁监测裂缝参数识别方法。利用海洋捕食者算法(MPA)进行多次寻优,以每次寻优结果作为初始数据集,然后,利用密度聚类算法(DBSCAN)进行聚类,构建中间样本数据集,最后,抽取该样本数据中值作为最终输出结果。采用Rastrigin函数进行测试,分析混合优化算法寻优能力。测试结果表明,相对粒子群优化算法(PSO),MPA算法单次寻优效果较佳。但两种算法寻优结果均具有较强随机性,其中,PSO和MPA算法50次寻优精度分别为10^(-7)~10^(2)和10^(-10)~10^(-2),而改进的混合优化算法寻优效果更稳定,寻优精度达10^(-7)。构建缝长、方位压裂模型并进行了数值模拟实验,结果表明,在噪声低于15%时,缝长和方位识别平均绝对误差分别小于1 m和1°。利用改进的算法对四川盆地某井页岩气压裂电磁监测实测数据进行分析,确定了裂缝改造的长度(缝长)与方位。实例分析结果验证了改进算法的可行性和有效性。

基于停泵压降数据的页岩气井单段裂缝参数反演——以长宁N209井区页岩气井为例

水平井多级分段多簇压裂是页岩气藏有效开发的关键技术,准确评价缝网参数是开展压裂效果评估、压裂工艺优化和压后产能预测等工作的重要前提.传统页岩气井压裂裂缝参数表征主要采用裂缝扩展模拟与现场监测等手段,对压裂施工停泵压降曲线的信息挖掘与利用不足.采用数字滤波方法消除停泵压降数据的水锤波动,利用分形裂缝表征页岩气井压裂缝网,结合数值试井分析实现了单段裂缝参数反演,建立了一套基于停泵压降数据的缝网参数反演工作流程.该成果在长宁公司N209井区压裂井成功应用,并对裂缝参数评价结果与一体化压裂模拟和产气剖面测试等反演结果进行了验证.结果表明,基于停泵阶段压降数据的单段裂缝参数反演结果显著提升了参数解释精度,有助于揭示页岩气井段间产气能力差异的原因;气井产能与裂缝总长和裂缝表面积的相关性明显高于利用广域电磁法确定的压裂改造体积,其中,早期日产气量与总缝长相关性最高;预计最终回收率与裂缝表面积相关性最高;缝网总长与单簇压裂液规模强线性相关,反映了长宁区块页岩气井压裂工艺2.0的技术先进性.获取页岩气井单段裂缝参数可为产能主控因素分析和压裂效果评价提供更加有效的分析指标.

利用阵列声波测井技术监测压裂裂缝参数的方法与应用

水力压裂是高效开发低渗储层的关键技术手段,监测地下压裂裂缝参数对于评价压裂改造效果、优化后续设计具有重要意义。然而由于海上作业环境的特殊性及成本限制,常规裂缝监测技术在海上应用效果不佳。通过前期开展的大量阵列声波测井测试资料,基于阵列声波测井技术建立了一套评价压裂裂缝参数的方法,利用横波波幅、声波各向异性以及径向速度剖面监测裂缝高度,利用声波远探测技术监测裂缝延伸距离,并进行了现场综合应用。结果表明:应用该方法能较为精准地监测缝高,同时能定性评价裂缝延伸距离,为渤海油田低渗储层压裂效果评价提供了一套有效的思路和方法。

致密砂岩储层水平井水力压裂裂缝参数影响因素数值模拟

在大规模压裂开发过程中,水力压裂裂缝扩展形态及空间展布是致密砂岩储层改造效果定量描述和评价的难点。为了研究水平井水力压裂裂缝扩展形态及空间展布规律,通过落实岩石力学参数,建立油藏地质、岩石力学及地应力模型,利用kinetix水力压裂模拟模块,模拟泊松比、弹性模量、水平应力差、加砂量、压裂液排量以及压裂液总量等参数对复杂缝网形成规律的影响,分析了裂缝起裂和扩展的规律。结果表明:随着泊松比、弹性模量、加液量的增加,裂缝缝长呈减小的趋势,加砂量、主次应力差对裂缝缝长影响较弱;裂缝导流能力随泊松比、单段加液量、加砂量、压裂液排量的增加而增大,主次应力差在6 MPa左右时,裂缝导流能力最高,弹性模量对水力裂缝的导流能力影响相对较小;主次应力差较小时,裂缝展布方向与主应力方向夹角较大;主次应力差较大时,裂缝沿主应力方向延伸。研究结果可为致密油藏储层水平井大规模压裂参数优化和压后定量评价提供技术支撑。

海上低渗油藏酸压水平井裂缝参数优化研究

南海FQ油田属于发育大型扇三角洲沉积体系的砂泥灰岩互层低孔低渗油藏,非均质性较强,恩平组和文昌组地层沉积相带变化快,火山活动频繁,导致砂体叠置发育,地层岩性和油水关系复杂,但因物性及储集能力较差、储层伤害等限制了储层的高效动用。为了实现油田稳产的主要目标,必须开展酸化压裂增产措施研究。产能数值模拟是评价酸化压裂效果,优化酸化压裂参数的重要手段。通过文献调研,建立了压裂水平井渗流模型。在此基础上,结合测井解释数据,利用数值模拟软件计算了FQ-50H井低渗灰岩地层裂缝参数对产能的影响,优化了水平井筒夹角及对应的裂缝参数,获得了最优裂缝半长及裂缝导流能力组合,为FQ油田水平井压裂改造裂缝参数设计提供了理论依据。

水平井整体压裂裂缝参数优化设计

水平井压裂已成为低渗透油气藏开发的一项前沿技术,但目前该技术仅仅立足于单井压裂,没有考虑井网的影响。为此以提高整个区块的采收率为目标,以油藏整体为研究对象,提出了水平井整体压裂裂缝参数优化设计的基本思路。在优选水平井整体压裂井网的基础上,考虑水平井压裂裂缝形态,对缝长、裂缝条数、裂缝角度、缝宽、裂缝非均匀性和裂缝间距等参数进行了优化,预测了压裂水平井的生产动态,并制定了适合压裂水平井的生产制度。通过分析每个裂缝参数对油井累积产油量的影响程度,得到了影响压裂后水平井产能的裂缝主要参数和次要参数,在此基础上寻求裂缝参数的最优组合,为解决水平井整体压裂裂缝参数的优选问题提供了思路和借鉴。

致密砂岩气藏压裂水平井裂缝参数的优化

为了解决压裂水平井的多参数综合优化问题,基于不稳定渗流原理,应用复位势理论、叠加原理和数值求解方法,建立了考虑裂缝干扰的压裂气藏水平井产量预测模型,研究了影响压裂水平井产量的单因素变化规律;结合正交试验设计方法和灰色关联理论,确定了影响压裂水平井产能的敏感因素排序,并实现了考虑多参数综合作用的压裂水平井参数优化设计。计算结果表明:算例中影响产量的重要性排序依次为地层渗透率、储层厚度、孔隙度、水平段长度、裂缝条数、裂缝长度和导流能力;优选区块水平井组合参数为水平段长度1 000m、裂缝条数10条、裂缝长度60m、导流能力10μm2.cm,按照优化参数施工后,无阻流量显著增加。

水平缝四点井网整体压裂裂缝参数优化设计

大庆长垣内部油田经三次加密调整后 ,部分区块采用四点法面积井网布井 ,由于井距小、地下油水关系复杂 ,为了实施水力压裂增产改造 ,必须选择合适的裂缝参数 ,以避免油井过早被水淹。为此 ,针对四点井网以及水力压裂后形成水平裂缝的特点 ,结合萨南油田表外储层的地质特征 ,建立了水平缝整体压裂改造后油水井生产动态预测模型 ,以整体压裂改造后的增产量、采出程度和经济效益为目标 ,进行了裂缝参数 (裂缝半径、导流能力 )优化研究。该研究成果在萨南油田实际应用取得了较好的增产效果和经济效益 ,为这类油田整体压裂改造裂缝参数优化设计提供了理论依据。

地应力与构造裂缝参数间的定量关系

根据裂缝形成的微观原理,选用库伦—莫尔准则及格里菲斯准则作为岩石剪性及张性破裂判断依据,以岩石力学和断裂力学中应变能及表面能理论为基础,借助于表征单元体及裂缝平板渗流模型分别研究了三向挤压应力状态及有张应力存在情况下地应力与构造裂缝参数之间的定量关系并给出计算模型。使用该模型能够计算裂缝密度、开度、孔隙度、渗透率等参数,在渗透率的计算中体现了矢量参数的方向性差异。地应力与构造裂缝参数计算模型适用于砂岩、碳酸盐岩、火成岩等多种脆弹性岩层,与地应力场数值模拟相结合能够有效地进行储层裂缝的定量表征及裂缝参数的定量预测。

裂缝参数对压裂水平井入流动态的影响

基于拟稳态等效井径模型、裂缝内变质量线性流模型、水平井筒变质量流模型和完井表皮系数模型,根据势叠加与连续性原理,建立压裂水平井裂缝变质量流与油藏渗流的耦合模型,分析裂缝半长、裂缝宽度、裂缝渗透率对水平井筒和裂缝的入流速度及压力降分布、压裂水平井产能的影响。结果表明:随裂缝半长、裂缝宽度、裂缝渗透率增大,水平井段入流速度、产量减小,压裂水平井和裂缝产量增大;裂缝宽度越宽、裂缝渗透率越大,裂缝入流速度越大,裂缝内压降损失越小;越靠近外侧的裂缝入流速度越快,裂缝内压力损失越大。

压裂井裂缝参数优化研究

压裂井裂缝参数是决定压裂效果最主要的因素,优选压裂参数可以提高效益,节约成本。以长庆油田某区块菱形反九点井网为例,应用低渗透地层油水两相流数学模型,采用数值模拟方法,模拟计算不同裂缝参数组合、不同生产时间下的原油累计采出程度,详细分析了水力压裂采出程度与裂缝参数、井网形式、时间的关系。通过对比发现:在短期内获得最大的采出程度,增加边井裂缝半长是必要的;在压裂生产中后期,边井的裂缝会引起注入水的浸入,原油产量下降,含水率急剧上升,同时由于注入水大部分从边井流出,使角井无法得到注水井的影响,从而角井产量也大幅度下降,因此要在中长期获得最大的采出程度,需边井取较短的裂缝半长,角井取较大的裂缝半长。该结论为压裂参数优化提供了新的认识。

裂缝参数对压裂后页岩气水平井排采影响

应用油藏数值模拟器建立了考虑页岩气吸附特征、压裂后气水分布特征及裂缝复杂形态的页岩气水平井多段压裂排采模型,基于川东南某页岩气评价井,以压裂后累计产气量和返排率最大化为目标,研究裂缝参数对页岩气压裂后排采的影响。结果表明,缝高剖面和裂缝形态对压后产气量具有显著影响,但裂缝参数对返排率无显著影响;可采取变排量、胶液前置造缝等技术实现设计的裂缝参数;示例井历史拟合结果验证了排采模型的可靠性,为相似页岩气水平井压裂优化设计提供了理论依据。

气井压裂裂缝参数优化设计

低渗透气藏渗透率低,渗流阻力大,往往须通过压裂改造才能获得工业气流,而合理的裂缝参数是水力压裂取得良好效果的关键。从气体在低渗透气藏中的渗流机理研究入手,考虑了气体非达西渗流对产量的影响,建立了气井压裂产量预测模型,在裂缝导流能力的计算中考虑了裂缝的失效性。对现场实例进行了模拟计算,以压裂改造后的采出程度为目标进行了裂缝参数优化设计,并分析了渗透率各向异性对产气量的影响。研究结果表明,渗透率各向异性越强,产气量增加幅度越小;优化的裂缝导流能力为30～40μm2.cm,缝长比为0.25～0.3。

压裂水平井裂缝参数优化研究

裂缝是影响压裂水平井产能的主要因素,为了成功的压裂水平井,在压前的施工设计中要充分考虑裂缝参数的优化.利用电模拟实验研究了裂缝参数与压裂水平井产能的关系,所考虑的裂缝参数包括：水平井筒与裂缝夹角、裂缝长度、水平井筒长度、裂缝数目、裂缝位置及裂缝间距等.研究表明：产能随水平井筒与裂缝夹角的增大而增大,超过45°后产能增加的趋势变缓;产能随裂缝长度的增加而增加,但在具体的油藏地质条件下存在最优的裂缝长度和水平井筒长度的匹配;实验中压裂水平井的最优裂缝数为3～5条,其中外裂缝对产能的贡献最大;产能随裂缝间距的增大相应增加.裂缝参数的优化研究可为压裂水平井的施工设计提供理论性指导.

基于模拟退火法的水力压裂裂缝参数反演

提出一种基于模拟退火的水力压裂裂缝参数反演算法,并以合成的倾斜场数据为例,对水压裂缝的中心位置、倾向、倾角和体积等参数进行了反演试算。试算结果表明,与传统的梯度法或贝叶斯反演方法相比,这种新方法在有效估算水力压裂裂缝关键参数的同时,显著地扩大了目标函数的收敛区域,降低了算法对裂缝参数初始值精度的依赖程度,提升了反演算法的适用范围,并且不需要任何裂缝参数的先验信息。该研究为水力压裂过程中裂缝参数的实时解算提供了算法基础。

泌304区整体压裂裂缝参数优化研究

根据泌阳凹陷泌304区油藏地质特征及开发要求,以泌304区整个油藏作为研究对象,采用油藏数值模拟方法,结合正交试验设计与模糊综合优化决策方法,优化出泌304区最佳水力裂缝缝长60～75m,最佳导流能力0.45～0.50μm2.m。现场应用取得了较好的开发效果,为泌304区整体高效开发提供了技术保证。

低渗致密油藏水平井缝网压裂裂缝参数优化

水平井缝网压裂在提高低渗致密油藏水平井产能、延长稳产时间方面发挥了重要作用。目前,针对低渗致密油藏缝网压裂裂缝参数优化的研究还很少,且普遍没有考虑储层的低渗特点。为此,文中考虑了启动压力梯度和井筒摩阻的影响,采用Eclipse数值模拟工具,建立了缝网压裂的模型;并运用正交试验设计优化思路,以黄陵长6浅层低渗透致密储层为基础,开展了水平井缝网压裂裂缝参数优化研究;分析了缝网特征对缝网压裂改造效果的影响,为缝网压裂裂缝参数优化提供了一套完整思路。黄陵地区现场应用了11口井,均取得了良好效果,为低渗致密油藏水平井缝网压裂设计提供了有效指导。

低渗透油藏水平井裂缝参数优化研究

低渗透油藏经常采用水平井压裂的方法来实现油井增产,而合理的水平井裂缝参数设计能充分发挥人工裂缝的增产作用。以江苏油田M断块地质特征和目前开发状况为基础,抽象出相应的机理模型,应用数模软件的门限压力建立了考虑启动压力梯度影响的水平井压裂模型,并与PEBI网格加密法的水平井模型进行了对比。结果表明:启动压力梯度对模拟结果影响相对较大,而裂缝形态对模拟结果的影响相对较小;M断块水平井最优裂缝间距为90 m,最优裂缝条数为6条,最优裂缝半长为130 m。该研究成果为江苏油田M断块水平井裂缝参数优化提供了思路与借鉴。

确定裂缝参数的压力递减分析方法

随着油气藏压裂技术的发展和应用 ,压裂后压力递减分析方法受到广泛重视。文章针对压裂停泵后的压力测试数据 ,考虑裂缝中流体压缩性的影响 ,根据裂缝内的流体质量平衡原理 ,首次研究了裂缝闭合前、后的压力变化规律 ,即裂缝闭合前、后的压力测试数据均与时间函数成线性关系 ,提出了一种新的确定支撑裂缝闭合点的精确化分析方法 ,并给出了确定裂缝闭合压力、裂缝闭合时间及其它压裂评价参数的计算方法。该方法考虑了支撑剂的影响 ,既适用于测试压裂又适用于加砂压裂的压后压力资料分析 ,不仅可以获得压裂液滤失系数、裂缝长度、裂缝宽度、压裂液效率等评价参数 ,还可以获得传统压降分析方法不能获得的裂缝闭合压力和闭合时间、支撑裂缝闭合压力和闭合时间、支撑裂缝宽度等评价参数。最后 ,通过计算实例说明了方法的适用性和可靠性。

低渗气藏压裂水平井裂缝参数优化研究与应用

压裂井的裂缝参数是决定压裂效果好坏的关键因素。文中针对低渗气藏压裂水平井裂缝参数优化问题,建立了气藏模型和裂缝模型,并依据该模型编制了裂缝参数优化设计软件,通过对现场实例进行了模拟优化计算,研究了裂缝条数、裂缝间距、裂缝长度、裂缝宽度、裂缝导流能力,以及裂缝与水平井筒的夹角对压裂水平井产能的影响。利用正交试验优选的主要裂缝参数为:裂缝间距100 m,裂缝条数5,缝长比0.8,裂缝导流能力10μm2·cm。按照优化的裂缝参数压裂施工后,平均单井产气量由裂缝参数优化前的7.48×104m3/d上升到15.32×104 m3/d,增产效果显著。