水平井分段多簇射孔压裂优化方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术实施例提供一种水平井分段多簇射孔压裂优化方法及装置，涉及油气田增产改造领域。方法包括建立簇间流量动态分配模型，并计算缝内流体压力；建立应力干扰模型；依据应力干扰模型和簇间流量动态分配模型，建立多簇压裂裂缝动态延伸模型；建立多裂缝同时扩展步长模型，将满足多簇压裂裂缝动态延伸模型的施工参数，代入多裂缝同时扩展步长模型中，得到最优施工参数。利用多簇压裂裂缝动态延伸模型可以选择符合条件的施工参数，再利用多裂缝同时扩展步长模型计算出扩展步长和角度，选取最优施工参数。可解决现有技术施工时，认为每簇裂缝都能够有效延伸的缺陷，还能够对簇间距、射孔方式等参数进行择优选择。

Method and device for optimizing subsection multi cluster perforating fracturing of horizontal well

The embodiment of the invention provides an optimized method and a device for horizontal multi section perforating fracturing of a horizontal well, which relates to the field of oil and gas field increasing production and reconstruction. The method includes establishing inter cluster flow dynamic distribution model, and calculate the fluid pressure within the fracture; establishing stress interference model; based on the stress interference model and inter cluster flow dynamic distribution model, establish multi cluster fracture dynamic extension model; establish multiple cracks and expansion step model, will meet the construction parameters of multi cluster dynamic fracture extension model at the same time, many cracks into the expansion step in the model, the optimal construction parameters. Using the dynamic extension model of multi cluster fracture fracture, the construction parameters can be chosen, and then the extended step size and angle can be calculated by using multi crack simultaneous extended step model, and the optimum construction parameters can be selected. The utility model can solve the defects that the cracks in each cluster can be effectively extended when the prior art is constructed, and the spacing, the perforation mode and other parameters can be selected according to the advantages.

【技术实现步骤摘要】
水平井分段多簇射孔压裂优化方法及装置
本专利技术涉及油气田增产改造领域，具体而言，涉及一种水平井分段多簇射孔压裂优化方法及装置。
技术介绍
水平井分段多簇射孔压裂是指在进行水平井压裂时，由于水平井水平段长度较大，因此采用封隔器将水平井的水平段以一定距离分隔成若干个小段，每一段内又以一定间距进行多簇射孔压裂，相临两射孔簇之间的距离称为簇间距。水平井分段多簇射孔压裂一般先以单一段内多簇射孔压裂进行优化设计，然后再推广到多段。单一段内多簇射孔压裂的原则是尽可能实现每个射孔簇裂缝都能有效延伸，从而减小油气运移距离，增大产量。而目前进行水平井段内多簇射孔压裂设计时，大多根据位移不连续法建立水力裂缝诱导应力场计算模型，然后根据簇间距主应力转向范围进行簇间距优化设计。但该方法的一大缺点是认为每一簇裂缝都能够有效延伸，没法反映裂缝从开始施工到施工结束这一动态过程，而现场压裂施工和生产表明，同一段多簇射孔压裂时，只有部分簇裂缝能够有效延伸，并不能得到很好的应用效果。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术实施例的目的在于提供一种水平井分段多簇射孔压裂优化方法及装置，以改善上述问题。本专利技术实施例提供的一种水平井分段多簇射孔压裂优化方法，包括：建立簇间流量动态分配模型，并计算缝内流体压力；建立应力干扰模型；依据应力干扰模型和簇间流量动态分配模型，建立多簇压裂裂缝动态延伸模型；建立多裂缝同时扩展步长模型，将满足所述多簇压裂裂缝动态延伸模型的施工参数，代入所述多裂缝同时扩展步长模型中，得到最优施工参数。本专利技术实施例还提供一种水平井分段多簇射孔压裂优化装置，所述装置包括：流量分配模型建立模块，用于建立簇间流量动态分配模型，并计算缝内流体压力；应力干扰模型建立模块，用于建立应力干扰模型；裂缝延伸模型建立模块，用于依据应力干扰模型和簇间流量动态分配模型，建立多簇压裂裂缝动态延伸模型；最优参数求解模块，用于建立多裂缝同时扩展步长模型，将满足所述多簇压裂裂缝动态延伸模型的施工参数，代入所述多裂缝同时扩展步长模型中，得到最优施工参数。与现有技术相比，本专利技术的水平井分段多簇射孔压裂优化方法及装置，通过综合应用位移不连续法、流体力学、断裂力学等多学科知识，建立了考虑簇间应力干扰和簇间流量动态分配的水平井分段多簇压裂裂缝动态延伸模型，利用多簇压裂裂缝动态延伸模型可以选择符合条件的施工参数，再利用多裂缝同时扩展步长模型计算出扩展步长和角度，选取最优施工参数。可解决现有技术施工时，认为每簇裂缝都能够有效延伸的缺陷，还能够对簇间距、射孔方式等参数进行择优选择，能够尽可能实现每个射孔簇裂缝都能有效延伸，从而减小油气运移距离，增大产量。为使本专利技术的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本专利技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。图1为本专利技术+较佳实施例提供的电子设备的结构框图。图2为本专利技术较佳实施例提供的水平井分段多簇射孔压裂优化装置的方框示意图。图3为本专利技术较佳实施例的水平井段内多簇压裂流体流动示意图。图4a和图4b分别为第一施工参数和第二施工参数下的裂缝轨迹图。图5为本专利技术较佳实施例提供的水平井分段多簇射孔压裂优化方法的流程图。图标：10-电子设备；101-存储器；102-存储控制器；103-处理器；104-外设接口；105-显示单元；106-音频单元；107-输入输出单元；200-水平井分段多簇射孔压裂优化装置；201-流量分配模型建立模块；202-应力干扰模型建立模块；203-裂缝延伸模型建立模块；204-最优参数求解模块。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中附图，对本专利技术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专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本专利技术实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本专利技术的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本专利技术的范围，而是仅仅表示本专利技术的选定实施例。基于本专利技术的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本专利技术的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。请参考图1，是本专利技术实施例提供的电子设备10的结构框图，本专利技术实施例提供的水平井分段多簇射孔压裂优化装置200可应用于电子设备10中。所述电子设备10可以是，但不限于智能手机、个人电脑(personalcomputer，PC)、平板电脑、个人数字助理(personaldigitalassistant，PDA)、移动上网设备(mobileInternetdevice，MID)等。所述电子设备10的操作系统可以是，但不限于，安卓(Android)系统、IOS(iPhoneoperatingsystem)系统、Windowsphone系统、Windows系统等。于本专利技术实施例中，所述电子设备10还包括存储器101、存储控制器102、处理器103、外设接口104、显示单元105、音频单元106以及输入输出单元107。所述存储器101、存储控制器102、处理器103、外设接口104、显示单元105、音频单元106以及输入输出单元107，各元件相互之间直接或间接地电性连接，以实现数据的传输或交互。例如，这些元件相互之间可通过一条或多条通讯总线或信号线实现电性连接。所述水平井分段多簇射孔压裂优化装置200包括至少一个可以软件或固件(firmware)的形式存储于所述存储器101中或固化在所述电子设备10的操作系统(operatingsystem，OS)中的软件功能模块。所述处理器103用于执行存储器101中存储的可执行模块，例如，所述水平井分段多簇射孔压裂优化装置200包括的软件功能模块或计算机程序。处理器103可能是一种集成电路芯片，具有信号的处理能力。上述的处理器103可以是通用处理器，包括中央处理器(CentralProcessingUnit，简称CPU)、网络处理器(NetworkProcessor，简称NP)等；还可以是数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现成可编程门阵列(FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。可以实现或者执行本专利技术实施例中的公开的各方法、步骤及逻辑框图。通用处理器可以是微处理器或者该处理器103也可以是任何常规的处理器等。所述外设接口104将各种输入/输出装置耦合至处理器103以及存储器101。在一些实施例中，外设接口104，处理器103以及存储控制器102可以在单个芯片中实现。在其他一些实例中，他们可以分别由独立的芯片实现。显示单元105在所述电子设备1010与用户之间提供一个交互界面(例如用户操作界面)或用于显示本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种水平井分段多簇射孔压裂优化方法，其特征在于，包括：建立簇间流量动态分配模型，并计算缝内流体压力；建立应力干扰模型；依据应力干扰模型和簇间流量动态分配模型，建立多簇压裂裂缝动态延伸模型；建立多裂缝同时扩展步长模型，将满足所述多簇压裂裂缝动态延伸模型的施工参数，代入所述多裂缝同时扩展步长模型中，得到最优施工参数。

【技术特征摘要】
1.一种水平井分段多簇射孔压裂优化方法，其特征在于，包括：建立簇间流量动态分配模型，并计算缝内流体压力；建立应力干扰模型；依据应力干扰模型和簇间流量动态分配模型，建立多簇压裂裂缝动态延伸模型；建立多裂缝同时扩展步长模型，将满足所述多簇压裂裂缝动态延伸模型的施工参数，代入所述多裂缝同时扩展步长模型中，得到最优施工参数。2.根据权利要求1所述的水平井分段多簇射孔压裂优化方法，其特征在于，所述簇间流量动态分配模型包括：压裂液在井筒中流动的摩阻计算公式压裂液在射孔孔眼中流动的摩阻计算公式压裂液在水力裂缝中流动的压降计算公式压裂液在水力裂缝中流动的连续性方程依据基尔霍夫定理，压裂液在井筒根部的压力为pw＝pfw,i+ppf,i+pf,i压裂液的总排量等于流入每条水力裂缝的流量之和，为其中，p为缝内流体压力，q为压裂液在裂缝单元的流量，K为压裂液的稠度系数，n为压裂液的流态指数，h为裂缝高度，w为裂缝宽度，t为施工时间，ct为压裂液综合滤失系数，τ(s)为t时刻压裂液到达s处所需时间，QT(t)为t时刻压裂液总排量，Qi(t)为t时刻进入第i条半翼裂缝的流量，N为裂缝簇数，N大于或等于1，pw为井筒根部流体压力，pfw,i为第i条半翼裂缝的缝口压力，ppf,i为第i条半翼裂缝处的射孔孔眼摩阻，pf,i为井筒根部到第i条半翼裂缝的井筒摩阻，np为射孔孔眼数目，d为射孔孔眼直径，C为孔眼流量系数，ρ为压裂液混合密度。3.根据权利要求2所述的水平井分段多簇射孔压裂优化方法，其特征在于，所述建立应力干扰模型包括：水力裂缝在地层中任意一点产生的诱导应力为其中，式中，为裂缝单元切向位移不连续量，为裂缝单元法向位移不连续量，为单元j局部坐标系轴到全局坐标系x轴的转角，逆时针方向为正，反之为负，(xj,yj)为裂隙单元j中心在全局坐标系下的坐标位置，ν为地层岩石泊松比，μ为地层剪切模量，为第j个裂缝单元的半长，H裂缝单元高度，dij为地层任意一点到裂缝单元的距离。4.根据权利要求3所述的水平井分段多簇射孔压裂优化方法，其特征在于，所述依据应力干扰模型和簇间流量动态分配模型，建立多簇压裂裂缝动态延伸模型包括：整个系统需要满足物质平衡方程每条裂缝都需要满足物质平衡方程迭代求解，Qi,j+1＝(1-α1)Qi,j+α1Qi,j+1/2q(i)k,j+1＝(1-α2)q(i)k,j+α2q(i)k,j+1/2当两个迭代计算步的流量之差在预设范围内时，则结束迭代：其中：Qi,j+1为第i条裂缝第j+1个迭代步的缝口流量，q(i)k,j+1为第i条裂缝内第k个节点第j+1个迭代步的流量，α1和α2为迭代因子，TOL为迭代收敛容差，Nki为第i条裂缝离散的流量计算点数。5.根据权利要求3所述的水平井分段多簇射孔压裂优化方法，其特征在于，所述多裂缝同时扩展步长模型包括：裂缝尖端应力强度因子方程为裂缝尖端能量释放率为裂缝是否扩展判断方程为裂缝扩展方向为其中，Ds为每条裂缝裂尖单元的切向位移不连续量，Ds等于Dn为每条裂缝裂尖单元的法向位移不连续量，Dn等于KI为I型应力强度因子，KII为II型应力强度因子，dai为第i个裂缝尖端的扩展步长，damax为最大裂缝扩展步长，Gi为第i个裂缝尖端的能量释放率，Gc为地层岩石临界能量释放率，Gmax为所有裂缝尖端中最大的能量释放率，为经验参数，θ0为裂缝扩展方向。6.一种水平井分段...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨兆中，易良平，李小刚，孙志宇，刘长印，
申请(专利权)人：西南石油大学，
类型：发明
国别省市：四川,51