利用页岩气藏压裂施工压降段数据分析储层物性的新方法

摘要

本发明公开了一种利用页岩气藏压裂施工停泵段压降数据分析储层物性的新方法，从压裂施工曲线上准确读取压裂过程中的油压、排量随施工时间的变化数据并剔除波动幅度大于1％的异常数据；定义无因次压力，将压降段时间转换为无因次形式；计算理论无因次压力值，无因次压力数据与理论无因次压力值进行对比，如误差超过1％，则利用试凑法重新调整储层物性渗透率、无因次储容系数、单井控制半径、无因次解析参数系数，直到满足计算精度为止。本发明的有益效果是利用页岩气藏压裂施工压降段数据分析储层物性结果准确，并提高了压裂施工数据的资料利用率。

说明书

技术领域

本发明属于页岩气藏压后效果评价领域，涉及压降数据分析方法，尤其是利用页岩气藏压裂施工压降段数据分析储层物性的新方法。

背景技术

压裂施工过程是一个典型的注入压降过程，压裂液返排过程中的压降段数据基本能反映地层和改造的信息，但受压力资料录取精度和认识的局限性限制，人们往往忽略了压裂施工过程中的停泵压降曲线在储层物性认识中的作用。压裂过程中的停泵压力是停泵瞬间的井口压力，此时井筒摩阻已经消除，它比井底压力只差静液柱压力，是停泵后测定压力降落曲线的起始点；停泵后压力值的高低、压降的快慢、双对数曲线形态反映了储层渗流模式和渗流能力的差异，这种差异与储层发育状况、增产改造成功与否有着十分密切的联系。

通过对停泵压降曲线进行精细分析可有效判断人工裂缝沟通储层的情况，从而准确评价储层改造效果。本发明的目的在于克服现有技术的不足之处，因此建立了“施工数据提取-压降段数据提取-井底压力折算-渗流模式识别-参数解释与校正-压后效果评估”的储层物性分析方法，大大提高了压裂施工数据的资料利用率。

发明内容

本发明的目的在于提供一种利用页岩气藏压裂施工停泵段压降数据分析储层物性的新方法，解决了现有的方法分析储层物性不够准确的问题。

本发明所采用的技术方案是按照以下步骤进行：

步骤1：从压裂施工曲线上准确读取压裂过程中的油压、排量随施工时间的变化数据，利用小波变换方法对油压、排量、时间数据进行去噪处理，并剔除波动幅度大于1％的异常数据；

步骤2：选取压力曲线开始下降前的第一个数据P_wf1，据停泵后压降曲线变化斜率的第一个拐点值为P_wf2，第二个拐点值为P_wf3，应的施工时间点为t_p，裂过程中井筒中的摩阻为P_wfr＝P_wf1-P_wf2，裂过程中维持裂缝延伸的净压力为P_net＝P_wf2-P_wf3，取第二个拐点至井口压力计撤除时之间的数据为压降段数据，记为P_wf(i)，对应的施工时间记为t(i)，其中i为序列数；

步骤3：定义无因次压力P_D(i)，据公式$>P_D\left(i\right)=\frac{\mathrm{Kh}}{1.842*{10}^{-3}\mathrm{q\mu B}}(P_{\mathrm{wf}2}-P_{\mathrm{wf}}\left(i\right)),$>将压降段数据转换成实测无因次压力数据，同时根据以压降段开始段数据对应的无因次时间压降开始点所对象的无因次时间以施工时间定义的无因次时间将压降段的时间数组分别按上述三种无因次形式转换为数组形式；

式中:K——页岩储层渗透率，mD；h——页岩储层总的有效厚度，m；q——压裂过程中平均施工排量，m³/d；μ——压裂液初始粘度，m³/d；B——压裂液体积系数，无因次；φ——页岩储层孔隙度，小数；C_t——页岩储层综合压缩系数，MPa^-1；r_w——井眼半径，m；

步骤4：将以压降段开始段数据对应的无因次时间Δt_D(i)、压降开始点所对象的无因次时间t_Dp、施工时间定义的无因次时间t_D(i)带入页岩气藏压裂水平井渗流数学公式，作为P_D(t_D(t(i)))的理论值，根据公式P_Dr(i)＝P_D(Δt_D(i))+P_D(t_Dp)-P_D(t_D(i))，计算理论无因次压力值P_Dr(i)，将无因次压力数据与理论无因次压力值进行对比，如误差超过1％，则利用不断假设的试凑法重新调整储层物性渗透率、无因次储容系数、单井控制半径、无因次解析参数系数，直到满足计算精度为止。

本发明的有益效果是利用页岩气藏压裂施工压降段数据分析储层物性结果准确，并提高了压裂施工数据的资料利用率。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明进行详细说明。

本发明按照以下步骤进行：

①：从压裂施工曲线上准确读取压裂过程中的油压、排量随施工时间的变化数据，利用小波变换方法对油压(单位MPa)、排量(m³/min)、时间(小时)数据进行去噪处理，并剔除波动幅度大于1％的异常数据，并将上述数据重新定义为油压(单位MPa)、时间(小时)、排量(m³/min)数组，且数据之间序号一一对应。

②：选取压力曲线开始下降前的第一个数据P_wf1，根据停泵后压降曲线变化斜率的第一个拐点值为P_wf2，第二个拐点值为P_wf3，对应的施工时间点为t_p。压裂过程中井筒中的摩阻为P_wfr＝P_wf1-P_wf2，压裂过程中维持裂缝延伸的净压力为P_net＝P_wf2-P_wf3，提取第二个拐点至井口压力计撤除时之间的数据为压降段数据，记为P_wf(i)，对应的施工时间记为t(i)，其中i为序列数。

③：定义无因次压力P_D(i)，根据公式$>P_D\left(i\right)=\frac{\mathrm{Kh}}{1.842*{10}^{-3}\mathrm{q\mu B}}(P_{\mathrm{wf}2}-P_{\mathrm{wf}}\left(i\right)),$>将压降段数据转换成实测无因次压力数据，同时根据以压降段开始段数据对应的无因次时间压降开始点所对象的无因次时间$>t_{\mathrm{Dp}}=\frac{3.6K}{\mathrm{\phi \mu }{C}_t{r_w}^2}{t}_p,$>以施工时间定义的无因次时间将压降段时间转换为无因次形式。

(式中K——页岩储层渗透率，mD；h——页岩储层总的有效厚度，m；q——压裂过程中平均施工排量，m³/d；μ——压裂液初始粘度，m³/d；B——压裂液体积系数，无因次；φ——页岩储层孔隙度，小数；C_t——页岩储层综合压缩系数，MPa^-1；r_w——井眼半径，m。)④：页岩气藏压裂水平井渗流数学模型：

$>\left(\begin{array}{c}{\bar{P}}_D=\frac{1}{2u\sqrt{f\left(u\right)}}[\pi -\frac{1-K_{i2}\left(2\sqrt{f\left(u\right)}\right)}{\sqrt{f\left(u\right)}}]\\ +\frac{1}{u}\underset{n=1}{\overset{\infty }{\Sigma }}\frac{\cos \mathrm{n\pi }{z}_D\cos \mathrm{n\pi }{z}_{\mathrm{wD}}}{\sqrt{f\left(u\right)+n^2{\pi }^2{L^2}_D}}[\pi -\frac{1-K_{i2}\left(1\sqrt{f\left(u\right)+n^2{\pi }^2{L^2}_D}\right)}{\sqrt{f\left(u\right)+n^2{\pi }^2{L^2}_D}}\end{array}\right)$>

式中：

$>K_{i2}\left(z\right)={\int }_Z^{\infty }{K}_{i1}\left(\xi \right)\mathrm{d\xi }$>

$>f\left(u\right)=\mathrm{\omega u}+\frac{1-\omega }{\tau }\frac{p_L{V}_L{p_{\mathrm{ic}}}^2{q}_D}{(p_L+p)(p_L+p_{\mathrm{ic}})(p+p_{\mathrm{ic}})}(\sqrt{\mathrm{\tau u}}\coth \sqrt{\mathrm{\tau u}}-1)$>

其中：ω是无因次储容系数，无因次；τ为无因次解析常数，p为压力，MPa；p_L为朗格缪而压力，MPa；p_ic为临界压力，MPa。

根据区块物性的常规取值范围，假设储层物性参数的初始取值，分别计算P_D(Δt_D(i))，P_D(t_Dp)，P_D(t_D(i))的理论值，根据公式P_Dr(i)＝P_D(Δt_D(i))+P_D(t_Dp)-P_D(t_D(i))，计算理论无因次压力值P_Dr(i)，通过实测无因次压力数据与理论无因次压力值进行对比，如误差超过1％，则利用试凑法重新调整储层物性渗透率、无因次储容系数、单井控制半径、无因次解析参数系数，直到满足计算精度为止，则此时的储层物性参数为实际解释值。

根据分析获得的储层物性参数、渗流模式与实际的地质、工程、人为控制因素进行分析，改进压裂施工关键参数。

以上所述仅是对本发明的较佳实施方式而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施方式所做的任何简单修改，等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的范围内。