本發(fā)明涉及一種水平井分段壓裂施工工況診斷方法，屬于油氣田勘探開發(fā)中的水力壓裂
技術(shù)領(lǐng)域：
。
背景技術(shù)：
：水平井分段壓裂是低滲、特低滲乃至非常規(guī)儲層壓裂改造的核心技術(shù)。一般都是通過在目的層中鉆水平井，然后再在水平井中實施分段壓裂以形成多條裂縫，由于前序壓裂已形成裂縫會對當(dāng)前壓裂裂縫產(chǎn)生應(yīng)力干擾而改變當(dāng)前壓裂段的原地應(yīng)力分布，導(dǎo)致水平井分段壓裂當(dāng)前施工段裂縫延伸凈壓力變化規(guī)律和常規(guī)單裂縫壓裂施工凈壓力變化規(guī)律不同，所以水平井分段壓裂施工工況診斷方法和常規(guī)單裂縫壓裂施工診斷方法(標(biāo)準(zhǔn))也不同。但是，目前我國油田現(xiàn)場水平井分段壓裂施工工況診斷方法仍然采用常規(guī)單裂縫壓裂施工的nolte-smith診斷方法，這樣不僅使得診斷誤差大，而且甚至?xí)?dǎo)致水平井分段壓裂施工失敗，所以，我們迫切需要研發(fā)出一種適用于水平井分段壓裂施工的診斷方法。技術(shù)實現(xiàn)要素：本發(fā)明提供了一種水平井分段壓裂施工工況診斷方法，其目的在于，解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問題。本發(fā)明的技術(shù)方案如下：一種水平井分段壓裂施工工況診斷方法，包括以下幾個步驟：a、根據(jù)原地應(yīng)力數(shù)值和巖石強(qiáng)度參數(shù)判別壓裂段中壓裂縫的延伸模式：其中原地應(yīng)力數(shù)值可通過室內(nèi)巖心應(yīng)力實驗、現(xiàn)場測井資料或礦場測試得到；巖石強(qiáng)度參數(shù)可通過室內(nèi)巖心三軸實驗或由現(xiàn)場測井資料計算得到，然后根據(jù)下列公式判斷壓裂縫延伸模式為穿越模式或滑移模式：臨界穿越應(yīng)力比：臨界應(yīng)力比：內(nèi)摩擦系數(shù)：μ＝tgφ式中：μ—內(nèi)摩擦系數(shù)；φ—巖石內(nèi)摩擦角；co—巖石內(nèi)聚力(mpa)；to—巖石抗拉強(qiáng)度(mpa)；σy—地層水平最小主應(yīng)力(mpa)；σz—地層垂向主應(yīng)力(mpa)。當(dāng)λ＞λcr，壓裂縫為穿越模式；當(dāng)λ＜λcr，壓裂縫為滑移模式。b、根據(jù)巖石彈性參數(shù)(泊松比)、無壓裂縫干擾的施工凈壓力、壓裂施工設(shè)計的壓裂縫間距和前序相鄰的已壓裂縫高度計算水平井分段壓裂時壓裂縫間的干擾應(yīng)力，干擾應(yīng)力計算公式如下：δσv＝ν(δσx+δσy)式中：δσh—水平最小主應(yīng)力方向壓裂縫干擾應(yīng)力(mpa)；δσh—水平最大主應(yīng)力方向壓裂縫干擾應(yīng)力(mpa)；δσv—垂向主應(yīng)力方向壓裂縫干擾應(yīng)力(mpa)；pneto—無壓裂縫干擾的施工凈壓力(mpa)；hf—前序相鄰的已壓裂縫高度(m)；x—壓裂施工設(shè)計的壓裂縫間距(m)；ν—泊松比。c、計算水平井分段壓裂的壓裂段在干擾應(yīng)力作用下的地層實際水平最小主應(yīng)力，實際水平最小主應(yīng)力計算公式如下：pc'＝σh+δσ式中：pc'—實際水平最小主應(yīng)力(mpa)；σh—水平最小主應(yīng)力(mpa)；δσ—沿最小水平主應(yīng)力方向的干擾應(yīng)力(mpa)。d、根據(jù)水平井分段壓裂施工時的井底壓力計算壓裂縫實際凈壓力，實際凈壓力的計算公式如下：pnet＝pwh-pc'式中：pnet—壓裂過程實際凈壓力(mpa)；pwh—壓裂施工時井底壓力(mpa)。e、采用最小二乘法擬合計算施工時壓裂縫實際凈壓力和施工時間的雙對數(shù)斜率。f、應(yīng)用壓裂液流態(tài)指數(shù)計算壓裂縫在不同延伸模式下延伸指數(shù)的上下界限，確定延伸指數(shù)的變化范圍。g、判斷壓裂施工過程實際凈壓力和施工時間的雙對數(shù)斜率與水平井分段壓裂壓裂縫延伸指數(shù)的變化范圍之間的關(guān)系。在本發(fā)明提供的實施例中，上述步驟g包括兩種情況：(1)、若壓裂施工過程實際凈壓力和施工時間的雙對數(shù)斜率在延伸指數(shù)變化范圍內(nèi)，則壓裂施工工況正常；(2)、若壓裂施工過程實際凈壓力和施工時間的雙對數(shù)斜率在延伸指數(shù)變化范圍外，則壓裂施工工況異常。在本發(fā)明提供的實施例中，上述壓裂施工異常包括兩種情況：(1)、若壓裂縫實際凈壓力和施工時間的雙對數(shù)斜率大于壓裂段壓裂縫延伸模式的上界限，則施工工況趨于砂堵，要降低壓裂液的含砂量；(2)、若壓裂縫實際凈壓力和施工時間的雙對數(shù)斜率小于壓裂段壓裂縫延伸模式的下界限，則施工工況趨于濾失增加，要增大壓裂液的排量。本發(fā)明的有益效果為：本發(fā)明提供了了一種水平井分段壓裂施工工況診斷方法，即考慮水平井分段壓裂時前序裂縫對當(dāng)前壓裂縫的應(yīng)力干擾，結(jié)合裂縫穿越/滑移判別準(zhǔn)則以有效識別滑移模式和穿越模式，基于不同裂縫延伸模式下的實際施工凈壓力-時間雙對數(shù)斜率與應(yīng)用壓裂液流態(tài)指數(shù)計算壓裂縫在不同延伸模式下延伸指數(shù)的上下界限之間的關(guān)系，研發(fā)出了一種適用于水平井分段壓裂時對施工工況的診斷方法，通過油田現(xiàn)場的實際應(yīng)用，證明了該診斷方法能夠有效、準(zhǔn)確地判別出水平井分段壓裂施工的實時工況，為油田現(xiàn)場水平井分段壓裂的施工提供了理論依據(jù)，填補(bǔ)了國內(nèi)水平井分段壓裂施工工況診斷方法的空白。附圖說明為了更清楚地說明本發(fā)明實施方式的技術(shù)方案，下面將對實施方式中所需要使用的附圖作簡單地介紹，應(yīng)當(dāng)理解，以下附圖僅示出了本發(fā)明的某些實施例，因此不應(yīng)被看作是對范圍的限定，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他相關(guān)的附圖。圖1本發(fā)明提供的實際凈壓力曲線和實際凈壓力-施工時間擬合的雙對數(shù)曲線。具體實施方式為使本發(fā)明實施方式的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實施方式中的附圖，對本發(fā)明實施方式中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施方式是本發(fā)明一部分實施方式，而不是全部的實施方式。因此，以下對在附圖中提供的本發(fā)明的實施方式的詳細(xì)描述并非旨在限制要求保護(hù)的本發(fā)明的范圍，而是僅僅表示本發(fā)明的選定實施方式。基于本發(fā)明中的實施方式，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施方式，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。本發(fā)明提供了一種水平井分段壓裂施工工況診斷方法，包括以下幾個步驟：a、根據(jù)原地應(yīng)力數(shù)值和巖石強(qiáng)度參數(shù)判別壓裂段中壓裂縫的延伸模式：其中原地應(yīng)力數(shù)值可通過室內(nèi)巖心應(yīng)力實驗、現(xiàn)場測井資料或礦場測試得到；巖石強(qiáng)度參數(shù)可通過室內(nèi)巖心三軸實驗或由現(xiàn)場測井資料計算得到，然后根據(jù)下列公式判斷壓裂縫延伸模式為穿越模式或滑移模式：臨界穿越應(yīng)力比：臨界應(yīng)力比：內(nèi)摩擦系數(shù)：μ＝tgφ式中：μ—內(nèi)摩擦系數(shù)；φ—巖石內(nèi)摩擦角；co—巖石內(nèi)聚力(mpa)；to—巖石抗拉強(qiáng)度(mpa)；σy—地層水平最小主應(yīng)力(mpa)；σz—地層垂向主應(yīng)力(mpa)。當(dāng)λ＞λcr，壓裂縫為穿越模式；當(dāng)λ＜λcr，壓裂縫為滑移模式。b、根據(jù)巖石彈性參數(shù)(泊松比)、無壓裂縫干擾的施工凈壓力、壓裂施工設(shè)計的壓裂縫間距和前序相鄰的已壓裂縫高度計算水平井分段壓裂時壓裂縫間的干擾應(yīng)力，干擾應(yīng)力計算公式如下：δσv＝ν(δσx+δσy)式中：δσh—水平最小主應(yīng)力方向壓裂縫干擾應(yīng)力(mpa)；δσh—水平最大主應(yīng)力方向壓裂縫干擾應(yīng)力(mpa)；δσv—垂向主應(yīng)力方向壓裂縫干擾應(yīng)力(mpa)；pneto—無壓裂縫干擾的施工凈壓力(mpa)；hf—前序相鄰的已壓裂縫高度(m)；x—壓裂施工設(shè)計的壓裂縫間距(m)；ν—泊松比。c、計算水平井分段壓裂的壓裂段在干擾應(yīng)力作用下的地層實際水平最小主應(yīng)力，實際水平最小主應(yīng)力計算公式如下：pc'＝σh+δσ式中：pc'—實際水平最小主應(yīng)力(mpa)；σh—水平最小主應(yīng)力(mpa)；δσ—沿最小水平主應(yīng)力方向的干擾應(yīng)力(mpa)。d、根據(jù)水平井分段壓裂施工時的井底壓力計算壓裂縫實際凈壓力，實際凈壓力的計算公式如下：pnet＝pwh-pc'式中：pnet—壓裂縫實際凈壓力(mpa)；pwh—壓裂施工時井底壓力(mpa)。e、采用最小二乘法擬合計算施工時壓裂縫實際凈壓力和施工時間的雙對數(shù)斜率。f、應(yīng)用壓裂液流態(tài)指數(shù)n計算壓裂縫在不同延伸模式下延伸指數(shù)e的上下界限，確定延伸指數(shù)的變化范圍，壓裂液流態(tài)指數(shù)和延伸指數(shù)的關(guān)系如下表：g、判斷壓裂縫實際凈壓力和施工時間的雙對數(shù)斜率與水平井分段壓裂壓裂縫延伸指數(shù)上下界限及變化范圍之間的關(guān)系。其中步驟g包括兩種情況：(1)、若壓裂過程實際凈壓力和施工時間的雙對數(shù)斜率在延伸指數(shù)變化范圍內(nèi)，則壓裂施工工況正常；(2)、若壓裂過程實際凈壓力和施工時間的雙對數(shù)斜率在延伸指數(shù)變化范圍外，則壓裂施工工況異常。其中壓裂施工過程異常包括兩種情況：(1)、若壓裂過程實際凈壓力和施工時間的雙對數(shù)斜率大于壓裂段壓裂縫延伸模式的上界限，則施工工況趨于砂堵；(2)、若壓裂過程實際凈壓力和施工時間的雙對數(shù)斜率小于壓裂段壓裂縫延伸模式的下界限，則施工工況趨于濾失增加。下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進(jìn)一步說明。實施例：四川盆地某水平井完井垂深4276m，水平段長800m，有效厚度32m，地層流體壓力42mpa。根據(jù)巖心實驗分析確定原地應(yīng)力場為垂向主應(yīng)力145mpa、水平最大最小主應(yīng)力分別為121.6mpa和109.0mpa；巖石內(nèi)聚力17.5mpa、內(nèi)摩擦角25o；平均彈性模量32.32gpa，平均泊松比0.2，平均抗拉強(qiáng)度9.59mpa。現(xiàn)采用滑溜水壓裂液(近似為牛頓流體，流型指數(shù)為1.0)分15段進(jìn)行壓裂，平均分段間距50m，在其中一個壓裂段中前序相鄰的已壓裂縫高度50m，設(shè)計的壓裂縫間距50m，測得該壓裂段施工前無壓裂縫干擾時的施工凈壓力為8mpa。則對于該壓裂段壓裂施工工況的診斷方法具體步驟如下：a、根據(jù)原地應(yīng)力數(shù)值和巖石強(qiáng)度參數(shù)判別壓裂段中壓裂縫的延伸模式：臨界穿越應(yīng)力比：臨界應(yīng)力比：顯然，λ＞λcr，因此該水平井壓裂段的壓裂縫為穿越模式。b、根據(jù)泊松比、無壓裂縫干擾的施工凈壓力、壓裂施工設(shè)計的壓裂縫間距、前序相鄰的已壓裂縫高度計算水平井該壓裂段壓裂縫之間的干擾應(yīng)力：δσv＝ν(δσx+δσy)＝0.338mpa式中：泊松比ν為平均泊松比。c、計算水平井該壓裂段在壓裂縫干擾應(yīng)力作用下的地層實際水平最小主應(yīng)力：pc'＝σh+δσ＝109.0+2.276＝111.276mpad、根據(jù)水平井分段壓裂施工時的井底壓力計算壓裂縫實際凈壓力，結(jié)果如圖1：pnet＝pwh-pc'式中：pwh為間隔一秒的井底壓力實時測量值(mpa)。e、采用最小二乘法擬合計算施工時壓裂縫實際凈壓力和施工時間的雙對數(shù)斜率，擬合曲線如圖1所示，擬合曲線中包括六個直線段，各直線段斜率如下表所示：階段iⅱⅲⅳⅴⅵ斜率0.27420.00560.4118-1.302-1.7991.735f、應(yīng)用壓裂液流態(tài)指數(shù)計算壓裂縫在不同延伸模式下延伸指數(shù)的上下界限，確定延伸指數(shù)的變化范圍，結(jié)果如下表：g、判斷壓裂縫實際凈壓力和施工時間的雙對數(shù)斜率與延伸指數(shù)變化范圍的關(guān)系，隨著施工時間的延長，施工工況診斷結(jié)果如下表所示：對于施工工況異常的診斷處理，因為第i段略大于穿越模式的上界限，進(jìn)行觀察，但后續(xù)過程恢復(fù)正常無需采取措施；第ⅲ段和第ⅵ段的雙對數(shù)斜率大于穿越模式的上界限，則施工工況趨于砂堵，對壓裂液進(jìn)行降低砂比處理；第ⅳ段和第ⅴ段的雙對數(shù)斜率小于穿越模式的下界限，則施工工況趨于濾失增加，要提高壓裂液的排量。本發(fā)明提供的水平井分段壓裂施工工況診斷方法的有益效果為：本發(fā)明提供了了一種水平井分段壓裂施工工況診斷方法，即考慮水平井分段壓裂時多裂縫間的應(yīng)力干擾，結(jié)合裂縫穿越/滑移判別準(zhǔn)則以有效識別滑移模式和穿越模式，基于不同裂縫延伸模式下的地層實際凈壓力-時間雙對數(shù)斜率與應(yīng)用壓裂液流態(tài)指數(shù)計算壓裂縫在不同延伸模式下延伸指數(shù)的上下界限之間的關(guān)系，研發(fā)出了一種適用于水平井分段壓裂時對施工工況的診斷方法，通過油田現(xiàn)場的實際應(yīng)用，證明了該診斷方法能夠有效、準(zhǔn)確地判別出水平井分段壓裂施工的實時工況，為油田現(xiàn)場水平井分段壓裂的施工提供了理論依據(jù)，填補(bǔ)了國內(nèi)水平井分段壓裂施工工況診斷方法的空白。以上所述，并非對本發(fā)明作任何形式上的限制，雖然本發(fā)明已以實施例揭露如上，然而并非用以限定本發(fā)明，任何熟悉本專業(yè)的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案范圍內(nèi)，當(dāng)可利用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容作出些許更動或修飾為等同變化的等效實施例，但凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的范圍內(nèi)。當(dāng)前第1頁12