技术领域
[0001] 本发明属于油田开发技术领域，尤其涉及一种砂砾岩储层裂缝均匀扩展的改造方法。
相关背景技术
[0002] 现阶段，非常规油气藏如页岩气、页岩油、致密油等大多采用长段多簇的体积改造模式，分段多簇压裂已经成为目前国内外最主流的方法，且射孔簇数大多处于6～12簇。长段多簇压裂主要面临的问题就是多簇裂缝之间的干扰容易导致裂缝发育长度呈现非均匀扩展形态，且随着簇数的增加导致应力干扰的程度逐渐增加。数值模拟显示，4簇以上的裂缝就存在较强的应力干扰，中间簇的裂缝发育仅为两段簇发育程度的20～50％，严重影响了整体裂缝的扩展程度。
[0003] 同时，砂砾岩储层由于砾石分布不均，砾石和基质胶结程度低，弱面现象严重，杨氏模量差异大，不同类型岩性的吸液能力差异大，导致裂缝近复远间，容易形成巨型裂缝，多簇射孔裂缝均匀扩展难度非常大。因此，亟需一种降低裂缝干扰，减少近井的多裂缝特征，促进多簇裂缝的相对均匀开启的方法和手段。
具体实施方式
[0072] 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，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。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。
[0073] 本发明可适用于砂砾岩储层多簇均匀扩展的压裂改造工艺的情况，本发明的方法可以由一种强非均质砂砾岩致密油储层多簇均匀扩展的压裂改造工艺系统来执行，该系统可以单独采用硬件或软件以及软硬件结合的方式来实现，该系统可以配置于一种强非均质砂砾岩致密油储层多簇均匀扩展的压裂改造工艺的服务器中。图1是本发明一种砂砾岩储层裂缝均匀扩展的改造方法流程图，如图1所示，该方法具体包括如下步骤：
[0074] S110、根据全井筒取芯描述和认识，建立基于自然电位、声波时差、地层微电阻率扫描成像测井等识别砾石发育程度的基线、模板和判断准则，构建包含等效砂砾岩直径、砾石含量、非均匀分布的砂砾岩属性模型。
[0075] 其中，需要对全井筒取芯进行详细描述，对全井筒取芯进行描述可以采用估算法、井筒圆柱面统计法、切面扫描统计法等。估算法是指通过放大镜或者人工识别获得的砾石面积与整体岩体面积之比；井筒圆柱面统计法是指统计全井筒取芯的圆柱面上的砾石面积与圆柱面的面积之比；切面扫描统计法是指通过扫描切面，并对扫描图像采用Image J等软件进行处理，获取砾岩切面面积与整个切面之比。
[0076] 其中，图2为本发明的砾石分布属性建模流程图，如图2所示，建立基于自然电位、声波时差、地层微电阻率扫描成像测井等识别砾石发育程度的基线、模板和判断准则，包括以下步骤：
[0077] (1)进行测井曲线深度以及取芯井段深度重新归位校正；
[0078] (2)根据全井段取芯情况，识别并划分不同的砾石尺度；
[0079] (3)对标取芯段的自然电位、声波时差、地层微电阻率扫描成像测井曲线形态以及砾石产状特征，确定砾石产状与曲线形态的对应关系，形成砾石产状的确认基线、模板和判断准则；
[0080] (4)根据克里金分布原理，通过多井曲线和砾石特征，建立平面区域上的砾石分布属性模型；
[0081] 其中，构建包含等效砂砾岩直径、砾石含量、非均匀分布的砂砾岩属性模型，采用以下表征方法：
[0082] 砂砾岩直径划分：根据平均粒径大小划分粒径分类。细砾2～10mm；中砾10～50mm；粗砾50～100mm；巨砾100～1000mm；
[0083] 最大砾径：区域范围内砾石的最大直径；
[0084] 最小砾径：区域范围内砾石的最小直径；
[0085] 各类占比：不同类型砾石(细砾、中砾、粗砾等)的比例；
[0086] 砾石含量：采用砾石质量含量、砾石体积含量两个参数值表征；
[0087] 砾石非均匀分布：采用砾石平面覆盖度Rc、砾石垂直分布系数Rv表征；
[0088] 其中，砾石质量含量、砾石体积含量、砾石平面覆盖度、砾石垂直分布系数采用如下定义：
[0089] 砾石质量含量：是指砾石质量与区域岩土总质量之比；
[0090] 砾石体积含量：是指砾石体积与含砾岩土的总体积之比；
[0091] 砾石平面覆盖度Rc：是指平面上所含砾石的总截面积与总的含砾岩土平面面积之比；
[0092] 砾石垂直分布系数Rv：是指垂向上砾石展布面积与井筒截面积之比；
[0093] 具体来说，
[0094] 首先，需要对全井筒取芯的岩芯进行分析。图3为本发明的一种砾石建模过程所需参数示意图，如图3所示，采用估算法、井筒圆柱面统计法、切面扫描统计法等方法评价各对应井段的砾石直径、砾石含量及其非均匀分布特征，采用砾石质量含量、砾石体积含量、砾石平面覆盖度Rc、砾石垂直分布系数Rv等参数进行表征，获取砾石大小、分布与深度的对应关系。
[0095] 其次，建立基于自然电位、声波时差、地层微电阻率扫描成像测井等识别砾石发育程度的基线、模板和判断准则。一是，要根据测井曲线的曲线形态、邻井对比结果以及取芯井段情况，以重要曲线、关键形态的位置作为标定(比如以测井曲线的高点和低点作为卡点，对应到地层深度的上下点，以此作为基准线)，进行测井曲线的重新归位校正，使得曲线在深度上的偏差小于5cm。二是，根据自然电位、声波时差、地层微电阻率扫描成像测井曲线形态与砾石直径、砾石含量及其非均匀性的对应关系，建立不同类型砾石产状和分布的识别基线、判断准则和模板。比如，岩心中含有50～100mm粗砾岩时，对应的自然电位曲线呈现140～190mV，声波时差曲线呈现100～120μs/m以及地层微电阻率扫描成像测井曲线的呈现特征，则根据三条指示曲线的数值分布区间及曲线特征，优选最优对应曲线或者综合三条曲线的综合区间范围，作为判别标准。三是，根据克里金分布原理，通过多井曲线和砾石特征，建立平面区域上的砾石分布属性模型。所形成的平面砂砾岩属性模型包括了区域范围内的砾石直径、砾石含量及其非均匀性分布特征。
[0096] S120、建立考虑储层物性及非均质性、天然裂缝发育的储层基质模型；建立考虑岩石力学性质、岩石脆性、原地应力及其非均匀性的应力模型；形成“储层基质模型+应力模型+砂砾岩属性模型”的耦合嵌入式一体化模型。
[0097] 其中，形成耦合嵌入式一体化模型，包括以下步骤：
[0098] (1)通过测井曲线，建立考虑储层构造特征、平面展布、储层物性及非均质性、天然裂缝发育特征的储层基质模型；
[0099] (2)建立考虑岩石力学性质、岩石脆性、原地应力及其非均匀性的应力模型；
[0100] (3)将砂砾岩属性模型和储层应力模型统一嵌入到储层基质模型中，形成“三合一”的耦合嵌入式一体化模型。
[0101] 具体来说，
[0102] 首先根据多井地震数据、测井数据，建立区域范围内包括构造起伏、层位划分、平面展布、层里面分布的构造模型；根据测井数据建立包含渗透率、孔隙度、饱和度等储层物性的属性模型；根据成像测井数据和蚂蚁体分布建立的天然裂缝发育模型。构造模型、属性模型和天然裂缝发育模型这三个模型构成储层基质模型。
[0103] 其次，根据测井数据、岩石力学测量以及对应反演，建立包含岩石力学性质、岩石脆性、原地应力及其非均匀性的储层应力模型。
[0104] 再次，将S110建立的砂砾岩属性模型、储层应力模型这两个模型添加至储层基质模型中，这三个广义的大模型，构成了“三合一”的耦合嵌入式一体化模型。一体化模型同时考虑了砂砾岩分布特征、储层天然裂缝发育特征以及储层地质特征。
[0105] S130、根据射孔成像井下电视监测、套外光纤等手段对射孔孔眼磨蚀程度、孔眼进液量、进砂量进行定量描述，确定孔眼磨蚀程度与排量、砂量、应力非均匀性、应力干扰的关系，构建动态孔眼摩阻模型；
[0106] 其中，构建动态孔眼摩阻模型需要考虑孔眼磨蚀程度与排量、加砂量、应力非均匀性、应力干扰的关系，采用以下公式进行计算动态孔眼直径dt：
[0107]
[0108] 其中，dt为动态孔眼直径，mm；D0为初始孔眼直径，mm；δ为应力干扰系数；α为动态孔3 2
眼拟合参数；C为支撑剂浓度，kg/m ；q1为支撑剂流经孔眼的流速，m /s；Np为孔眼数，无因次。
[0109] 具体来说，
[0110] 首先根据射孔成像(鹰眼)检测、套外光纤等手段对射孔孔眼磨蚀和单孔进液量、进砂量进行定量描述。孔眼磨蚀程度是与时间相关且不断变化的，孔眼磨蚀程度与排量、加砂量呈现正相关性。流速越高，孔眼磨蚀程度越大。加砂量越多，孔眼磨蚀程度越高。另外，孔眼磨蚀程度与应力非均匀性、应力干扰也具有一定的相关性，但是不同类型储层这个对应的关系不一定明确，需要针对性的开展分析定性。
[0111] 根据动态孔眼磨蚀程度与排量、加砂量、应力非均匀性、应力干扰的关系，明确动态孔眼直径的变化情况，构建动态孔眼直径的数学表征形式。
[0112] S140、通过动态孔眼摩阻模型建立考虑动态磨蚀效应和动态摩擦系数的射孔优化模型，优化不同射孔方式、射孔密度、孔眼数、孔径大小、射孔簇间距、非均匀布孔等对多簇裂缝扩展的影响，确定最优射孔方式和布孔方案；
[0113] 其中，不同射孔方式，包括螺旋式射孔、定面射孔、定向射孔、深穿透射孔及其他相应的方式。
[0114] 具体来说，
[0115] 首先要将S130建立的动态孔眼直径模型嵌入到S120构建的“三合一”的耦合嵌入式一体化模型，形成考虑动态磨蚀效应和动态摩擦系数的射孔优化模块，在此基础上，分析不同射孔方式、射孔密度、孔眼数、孔径大小、射孔簇间距、非均匀布孔等对多簇裂缝扩展的影响，获得最优的射孔方式、射孔密度、射孔孔眼数、射孔孔径大小等射孔参数。
[0116] S150、建立“三参数”暂堵评价方法，优化暂堵剂类型、暂堵组合模式、粒径大小、用量、送剂排量、暂堵时机、多次暂堵等对多簇裂缝扩展的影响，确定最优暂堵方案。
[0117] 其中，三参数暂堵评价及暂堵优化模块，用于根据暂堵后绝对升压值、暂堵前后排量‑压力全程叠加值、孔眼磨蚀压降值，优化暂堵剂类型、暂堵组合模式、粒径大小、用量、送剂排量、暂堵时机、多次暂堵等对多簇裂缝扩展的影响，确定最优暂堵方案；
[0118] 具体来说，
[0119] 首先，“三参数”暂堵评价模块主要考虑了暂堵后的绝对升压值、暂堵前后排量‑压力全程叠加值、孔眼磨蚀压降值。其中，绝对升压值一般处于3～6MPa则说明暂堵初期有效，暂堵前后压力的全程叠加值表明暂堵过程及施工过程中有效，孔眼磨蚀压降值是暂堵实现对新开或低改造程度射孔簇动用的重要依据，说明在整个暂堵施工过程暂堵是有效的。同过“三参数”暂堵评价模块可以有效评价暂堵的早期、中期、后期的有效性。
[0120] 同时，孔眼磨蚀压降值是动态的，且表征为：
[0121]
[0122] 其中，Pt为孔眼动态磨蚀压降，MPa；β为孔眼摩阻修正系数；ρ为压裂液密度，kg/m3；2
q2为压裂液流经孔眼的流速，m /s；D为射孔密度，孔/m；Lp为射孔簇长度，m；A为射孔孔眼面
2
积，mm；dt为动态孔眼直径，mm；
[0123] 其次，评价暂堵有效性后，根据暂堵模块，根据暂堵剂类型、暂堵组合模式、粒径大小、用量、送剂排量、暂堵时机、多次暂堵等对多簇裂缝扩展的影响，确定最优暂堵方案。给定暂堵的参数包括：暂堵类型(暂堵球、暂堵颗粒、粉末)以及三者的组合模式、各种类型暂堵剂的大小和用量、送暂堵剂过程的排量、暂堵时机(采用主压裂加砂1/2时暂堵或者是主压裂加砂1/3、1/4时暂堵)、暂堵次数(采用1次暂堵还是2次还是多次暂堵等)。
[0124] S160、在最优射孔方式、布孔方案和暂堵模式下，考虑井间干扰、缝间干扰、砾石非均匀分布，通过一体化模型优化最佳井距、簇间距，确定压裂作业模式，优化压裂排量、压裂液粘度、支撑剂浓度、液量、砂量，最终形成单井泵注程序。
[0125] 其中，压裂作业模式包括顺序压裂、同步压裂、拉链式压裂、双机组同步拉链式压裂等。
[0126] 具体来说，
[0127] 首先，根据S120的“三合一”的耦合嵌入式一体化模型、S140的动态孔眼摩阻模块、S150的“三参数”暂堵模块整体进行优化得到最优射孔、布孔方案和暂堵方案后，通过一体化的模型进一步去优化最佳井距、簇间距，确定包括顺序压裂、同步压裂、拉链式压裂、双机组同步拉链式压裂等压裂作业模式，并在此基础上优化压裂施工参数，比如压裂排量、压裂液粘度、支撑剂浓度、液量、砂量，形成最后的压裂泵注程序和压裂优化方案。
[0128] 第二方面，本发明还公开了一种砂砾岩储层裂缝均匀扩展的改造系统，图4为本发明一种砂砾岩储层裂缝均匀扩展的改造系统架构图，如图4所示，该系统包括：砂砾岩属性模型模块、耦合嵌入式一体化模型模块、动态孔眼摩阻模型模块、动态模式效应和射孔优化模块和三参数暂堵评价及暂堵优化模块；
[0129] 砂砾岩属性模型模块用于根据井筒取芯描述和测井参数归位，建立砾石发育识别基线、模板和判断准则，构建砂砾岩属性模型；
[0130] 耦合嵌入式一体化模型模块用于建立储层基质模型和应力模型，利用储层基质模型、应力模型和砂砾岩属性模型建立耦合嵌入式一体化模型；
[0131] 动态孔眼摩阻模型模块用于构建孔眼冲蚀的动态孔眼摩阻模型；
[0132] 动态模式效应和射孔优化模块用于通过孔眼冲蚀的动态孔眼摩阻模型建立射孔优化方法，确定射孔方式和布孔方案；
[0133] 三参数暂堵评价及暂堵优化模块，用于建立“三参数”暂堵评价方法，确定暂堵方案；
[0134] 耦合嵌入式一体化模型模块还用于确定压裂作业模式，形成压裂泵注程序。
[0135] 上述系统可执行本发明所提供的一种砂砾岩储层裂缝均匀扩展的改造方法，具备执行该砂砾岩储层裂缝均匀扩展的改造方法相应的功能模块和有益效果。
[0136] 第三方面，本发明公开了一种电子设备，该电子设备中可集成本发明公开的砂砾岩储层裂缝均匀扩展的改造系统。该电子设备包括：一个或多个处理器；存储装置，用于存储一个或多个程序，当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现本发明所公开的砂砾岩储层裂缝均匀扩展的改造方法，该方法包括：
[0137] 根据井筒取芯描述和认识，建立基于包括自然电位、声波时差、地层微电阻率扫描成像测井在内的识别砾石发育程度的基线、模板和判断准则，构建包含等效砂砾岩直径、砾石含量、非均匀分布状态的砂砾岩属性模型；
[0138] 建立考虑储层物性及非均质性、天然裂缝发育的储层基质模型，建立考虑岩石力学性质、岩石脆性、原地应力及其非均匀性的应力模型，利用储层基质模型、应力模型和砂砾岩属性模型建立耦合嵌入式一体化模型；
[0139] 根据射孔成像井下电视监测、套外光纤等手段对射孔孔眼磨蚀程度、孔眼进液量、进砂量进行定量描述，确定孔眼磨蚀程度与排量、砂量、应力非均匀性、应力干扰的关系，构建动态孔眼摩阻模型；
[0140] 通过动态孔眼摩阻模型建立考虑动态磨蚀效应和动态摩擦系数的射孔优化模型，优化不同射孔方式、射孔密度、孔眼数、孔径大小、射孔簇间距、非均匀布孔等对多簇裂缝扩展的影响，确定最优射孔方式和布孔方案；
[0141] 建立“三参数”暂堵评价方法，优化暂堵剂类型、暂堵组合模式、粒径大小、用量、送剂排量、暂堵时机、多次暂堵等对多簇裂缝扩展的影响，确定最优暂堵方案；
[0142] 在最优射孔方式、布孔方案和暂堵模式下，考虑井间窜扰、缝间干扰、砾石非均匀分布，通过一体化模型优化最佳井距、簇间距，确定压裂作业模式，优化压裂排量、压裂液粘度、支撑剂浓度、液量、砂量，最终形成压裂泵注程序。
[0143] 具体的，图5是本发明的一种电子设备的结构示意图，如图5所示，该电子设备包括处理器、存储装置、输入装置和输出装置；电子设备中处理器的数量可以是一个或多个，图5中以一个处理器为例；电子设备中的处理器、存储装置、输入装置和输出装可以通过总线或其他方式连接，图5中以通过总线连接为例。
[0144] 存储装置作为一种计算机可读存储介质，可用于存储软件程序、计算机可执行程序以及模块单元，如本发明公开的的叠置油藏水平井井群联动压裂方法对应的程序指令。
[0145] 存储装置主要包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统和至少一个功能所需的应用程序；存储数据区可存储根据终端的使用所创建的数据等。此外，存储装置可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非易失性固态存储器件。在一些实例中，存储装置可进一步包括相对于处理器远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。
[0146] 输入装置可用于接收输入的数字、字符信息或语音信息，以及产生与电子设备的用户设置以及功能控制有关的键信号输入。输出装置可包括显示屏、扬声器等电子设备。
[0147] 该电子设备，可以有效提高砂砾岩储层裂缝均匀扩展的改造的效率和技术效果。
[0148] 第四方面，本发明还公开了一种包含计算机可执行指令的存储介质，所述计算机可执行指令在由计算机处理器执行时用于执行砂砾岩储层裂缝均匀扩展的改造方法，该方法包括如下步骤：
[0149] 根据井筒取芯描述和认识，建立基于包括自然电位、声波时差、地层微电阻率扫描成像测井在内的识别砾石发育程度的基线、模板和判断准则，构建包含等效砂砾岩直径、砾石含量、非均匀分布状态的砂砾岩属性模型；
[0150] 建立考虑储层物性及非均质性、天然裂缝发育的储层基质模型，建立考虑岩石力学性质、岩石脆性、原地应力及其非均匀性的应力模型，利用储层基质模型、应力模型和砂砾岩属性模型建立耦合嵌入式一体化模型；
[0151] 根据射孔成像井下电视监测、套外光纤等手段对射孔孔眼磨蚀程度、孔眼进液量、进砂量进行定量描述，确定孔眼磨蚀程度与排量、砂量、应力非均匀性、应力干扰的关系，构建动态孔眼摩阻模型；
[0152] 通过动态孔眼摩阻模型建立考虑动态磨蚀效应和动态摩擦系数的射孔优化模型，优化不同射孔方式、射孔密度、孔眼数、孔径大小、射孔簇间距、非均匀布孔等对多簇裂缝扩展的影响，确定最优射孔方式和布孔方案；
[0153] 建立“三参数”暂堵评价方法，优化暂堵剂类型、暂堵组合模式、粒径大小、用量、送剂排量、暂堵时机、多次暂堵等对多簇裂缝扩展的影响，确定最优暂堵方案；
[0154] 在最优射孔方式、布孔方案和暂堵模式下，考虑井间窜扰、缝间干扰、砾石非均匀分布，通过一体化模型优化最佳井距、簇间距，确定压裂作业模式，优化压裂排量、压裂液粘度、支撑剂浓度、液量、砂量，最终形成压裂泵注程序。
[0155] 本发明公开的计算机存储介质，可以采用一个或多个计算机可读的介质的任意组合。计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或者计算机可读存储介质。计算机可读存储介质可以是但不限于电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括：具有一个或多个导线的电连接、便携式计算机磁盘、硬盘、随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)、只读存储器(Read Only Memory，ROM)、可擦式可编程只读存储器(Erasable Programmable Read Only Memory，EPROM)、闪存、光纤、便携式CD‑ROM、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。计算机可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。
[0156] 计算机可读的信号介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号，其中承载了计算机可读的程序代码。这种传播的数据信号可以采用多种形式，包括但不限于：电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。计算机可读的信号介质还可以是计算机可读存储介质以外的任何计算机可读介质，该计算机可读介质可以发送、传播或者传输用于由指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。
[0157] 计算机可读介质上包含的程序代码可以用任何适当的介质传输，包括但不限于：无线、电线、光缆、无线电频率(RadioFrequency，RF)等等，或者上述的任意合适的组合。
[0158] 可以以一种或多种程序设计语言或其组合来编写用于执行本发明操作的计算机程序代码，所述程序设计语言包括面向对象的程序设计语言—诸如Java、Smalltalk、C++，还包括常规的过程式程序设计语言—诸如“C”语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在用户计算机上执行、部分地在用户计算机上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算机上部分在远程计算机上执行、或者完全在远程计算机或服务器上执行。在涉及远程计算机的情形中，远程计算机可以通过任意种类的网络——包括局域网(LAN)或广域网(WAN)——连接到用户计算机，或者，可以连接到外部计算机(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。
[0159] 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。
