Hafd水平井壓裂酸化分段優(yōu)化方法及系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種HAFD水平井壓裂酸化分段優(yōu)化方法及系統(tǒng)，該優(yōu)化方法包括模擬水平井分段基質(zhì)酸化過程、預測形成水平井分段基質(zhì)酸化產(chǎn)能、預測分段酸壓水平井產(chǎn)能、對水平井分段酸化酸壓進行優(yōu)化、實現(xiàn)測井圖件的數(shù)字化、整合水平井分段基質(zhì)酸化和酸壓兩類工藝的優(yōu)化流程。該優(yōu)化系統(tǒng)包括基礎數(shù)據(jù)、測井數(shù)據(jù)、井身結(jié)構(gòu)定義、酸化模擬、預測評價這五個子系統(tǒng)。本發(fā)明的優(yōu)化方法構(gòu)思巧妙、合理，步驟簡單，其可避開酸巖反應動力學類模型的復雜化與應用困難問題，能更準確的估計地層段的吸酸量。本發(fā)明的優(yōu)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、合理，可實現(xiàn)酸化及酸壓工藝參數(shù)設計、效果預測及經(jīng)濟評價的一體化設計過程，方便現(xiàn)場工程師進行酸化方案的優(yōu)化設計。
【專利說明】HAFD水平井壓裂酸化分段優(yōu)化方法及系統(tǒng)

【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及石油勘探開發(fā)【技術領域】，尤其涉及一種HAFD水平井壓裂酸化分段優(yōu)化方法及系統(tǒng)。

【背景技術】
[0002]針對碳酸鹽巖水平井分段基質(zhì)酸化及酸壓工藝，在水平井布酸模型、水平井壓裂水平井產(chǎn)能模型及經(jīng)濟評價方法研究基礎上，形成碳酸鹽巖水平井分段酸化和分段酸壓優(yōu)化設計軟件，實現(xiàn)酸化及酸壓工藝參數(shù)設計、效果預測及經(jīng)濟評價的一體化設計過程。
[0003]鉆水平井能夠增加油藏接觸面積、實現(xiàn)高產(chǎn)量、緩解水錐，酸化是提高碳酸鹽巖水平井產(chǎn)能經(jīng)濟有效方法，可以采用不同的布酸方式，包括從生產(chǎn)油管正向擠入、連續(xù)油管注入、混合或后注轉(zhuǎn)向劑、封隔器分段注入、噴射等。碳酸鹽巖油氣藏中的水平井通常采用酸化處理消除鉆井液濾餅、消除地層傷害，或者為了提高產(chǎn)能而產(chǎn)生酸蝕裂縫及深度基質(zhì)改善，好的酸化布置要求用較少的酸液量，更經(jīng)濟地獲得較大油藏動用范圍。
[0004]有效的酸化處理要求有充足的酸液量植入目的段。但是水平段的物性分布極不均勻，酸化過程中地層的吸酸指數(shù)差異較大，部分層段吸酸過多但改善作用有限，導致成本過高；部分層段吸酸過少沒有突破傷害帶，導致產(chǎn)能貢獻極低，酸化解堵失效。通過分段酸化能夠?qū)⒏叩蜐B透率帶分開，有效地控制吸酸指數(shù)的分布。
[0005]典型的基質(zhì)酸化過程中，通過生產(chǎn)油管或滑套注入酸液，頂替井筒內(nèi)的殘余流體，在兩種流體之間產(chǎn)生一個或兩個界面，前緣過后的酸進入地層，在巖體內(nèi)發(fā)生酸巖反應，產(chǎn)生溶蝕蚯蚓孔，從而提高酸化段的注入能力；在措施井段的任意位置，酸對地層注入能力的影響綜合為局部的變表皮系數(shù)，并且隨該處的注酸量變化；局部注入能力同時還受不穩(wěn)定過程影響，任何注入流體將引起多孔介質(zhì)中孔隙壓力的上升，注入產(chǎn)生不穩(wěn)定壓力上升與酸化增加注入指數(shù)導致的壓力下降趨勢相互抵消，在布酸模型預測中需要適當考慮這種競爭效應。
[0006]碳酸鹽巖酸化過程極其復雜，蚓孔的生長和吸酸指數(shù)的變化受酸液性質(zhì)(類型、濃度、流變性、添加劑、擴散系數(shù)及酸巖反應速度等)、儲層物性(礦物成分、孔隙度、滲透率)、施工條件(注酸的液體量、排量、壓力、多級注入)等多種因素影響。另一方面，水平井酸化酸壓的用酸量大、施工成本高，在分段酸化酸壓設計還必須考慮經(jīng)濟因素。
[0007]在過去的十余年，在認識確定蚓孔結(jié)構(gòu)的物理和化學過程方面已經(jīng)有許多進展，文獻已經(jīng)提出了幾種不同的蚓孔模型，這些模型針對實驗室的理想條件:巖心線性流動測試、一個主蚯蚓孔、鹽酸類已知流變性和反應能力等的簡單液體，預測蚓孔的生長通常是成功的；然而在酸化設計中，這些模型用處不大，因為不能處理復雜的液體條件，例如徑向流動、多蚓孔、復雜流體如乳化酸或泡沫酸等。
[0008]粘彈性表面活性劑轉(zhuǎn)向酸(簡稱轉(zhuǎn)向酸)是近年來酸化處理的新型液體，轉(zhuǎn)向酸注入地層反應后產(chǎn)生桿狀膠束，這些膠束引起的酸液粘度大幅度增加，在吸酸量大的高滲帶產(chǎn)生高流動阻力，迫使酸液轉(zhuǎn)向低滲帶，轉(zhuǎn)向酸反應結(jié)束后，殘酸破膠還原為低粘度液體。
[0009]盡管目前酸化工藝已有研究和積累，酸化設計往往采用經(jīng)驗類比方法，但是在分段優(yōu)化量化方面仍為短板亟待解決，希望創(chuàng)建相對簡單的工具，方便現(xiàn)場工程師進行酸化方案的優(yōu)化設計，回答諸如需要用什么類型的酸、最優(yōu)的酸量及泵注排量等基本問題。因此，需要有一套綜合機制方法考慮酸液性質(zhì)、儲層物性、施工條件因素，模擬出分段酸化改善后的產(chǎn)能及經(jīng)濟效果，優(yōu)選合理有效的水平井分段酸化方案。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]本發(fā)明是為了解決現(xiàn)有的水平井優(yōu)化分段酸化設計中量化困難的問題而提出了一種構(gòu)思巧妙、合理，操作簡單，成本低，可實現(xiàn)酸化及酸壓工藝參數(shù)設計、效果預測及經(jīng)濟評價的一體化設計過程，方便現(xiàn)場工程師進行酸化方案的優(yōu)化設計的HAFD水平井壓裂酸化分段優(yōu)化方法及系統(tǒng)。
[0011]本發(fā)明的技術方案如下:
[0012]上述的HAFD水平井壓裂酸化分段優(yōu)化方法，包括以下步驟:(I)采用碳酸鹽巖水平井分段基質(zhì)酸化布酸模型，模擬水平井分段基質(zhì)酸化過程；(2)采用碳酸鹽巖水平井分段基質(zhì)酸化地層不穩(wěn)定滲流模型，預測形成水平井分段基質(zhì)酸化產(chǎn)能；(3)采用碳酸鹽巖水平井分段酸壓多裂縫系統(tǒng)不穩(wěn)定滲流模型，預測分段酸壓水平井產(chǎn)能；(4)采用計算模擬及經(jīng)濟評價手段，對水平井分段酸化酸壓進行優(yōu)化；(5)采用數(shù)字化工具，實現(xiàn)測井圖件的數(shù)字化；(6)整合水平井分段基質(zhì)酸化和酸壓兩類工藝的優(yōu)化流程，簡化處理過程。
[0013]所述HAFD水平井壓裂酸化分段優(yōu)化方法，其中，所述步驟(I)的具體方法為:結(jié)合井眼軌跡上物性變化、液體界面移動、酸液流變性及轉(zhuǎn)向變化、酸巖反應性、泵注程序和排量的影響，模擬酸液在井筒和地層中的流動過程及酸蝕蚓孔延伸過程，定量化分析不同分段條件下的水平井酸液分流特性，預測污染帶深度、蚓孔穿深、酸化表皮系數(shù)、吸酸指數(shù)分布等剖面。
[0014]所述HAFD水平井壓裂酸化分段優(yōu)化方法，其中，所述步驟(2)的具體方法為:結(jié)合儲層物性非均質(zhì)性、酸化后表皮變化影響，以及水平井流入井段間的滲流干擾效應，預測水平井酸化后的產(chǎn)出剖面及產(chǎn)能變化，以定壓生產(chǎn)方式預測產(chǎn)量遞減過程。
[0015]所述HAFD水平井壓裂酸化分段優(yōu)化方法，其中，所述步驟(3)的具體方法為:綜合非均質(zhì)儲層物性、裂縫表皮及多裂縫系統(tǒng)的滲流干擾效應，考慮不同裂縫位置、數(shù)量、長度、間距、方位等布局關系對產(chǎn)能的影響；所述步驟(3)中的酸壓水平井包含無限導流和有限導流2類裂縫。
[0016]所述HAFD水平井壓裂酸化分段優(yōu)化方法，其中，所述步驟(4)的具體方法為:利用測井解釋資料進行水平井分段基質(zhì)酸化模擬，根據(jù)蚓孔深度及表皮系數(shù)直觀評價解堵效果，確定初步方案；通過產(chǎn)能預測和經(jīng)濟評價進行敏感性分析，計算不同施工方案的經(jīng)濟效益指標，兼顧I1、III類儲層低產(chǎn)出高儲量特征，按先分段后規(guī)模的順序，優(yōu)選出凈現(xiàn)值相對較高的設計方案。
[0017]所述HAFD水平井壓裂酸化分段優(yōu)化方法，其中:所述步驟(6)是基于圖形操作，共用一套數(shù)據(jù)體，減少重復工作，分多方案進行計算對比。
[0018]一種HAFD水平井壓裂酸化分段優(yōu)化系統(tǒng)，其中:所述分段優(yōu)化系統(tǒng)包括基礎數(shù)據(jù)子系統(tǒng)、測井數(shù)據(jù)子系統(tǒng)、井身結(jié)構(gòu)定義子系統(tǒng)、酸化模擬子系統(tǒng)和預測評價子系統(tǒng)；
[0019]所述基礎數(shù)據(jù)子系統(tǒng)包括儲層基礎參數(shù)定義單元、地層流體性質(zhì)定義單元、井筒參數(shù)定義單元、泥漿污染表皮計算參數(shù)單元、酸化流體定義單元和成本指標定義單元；所述儲層基礎參數(shù)定義單元用于定義儲層厚度、地層壓力、地層溫度和方向滲透率比；所述地層流體性質(zhì)定義單元用于定義流體類型、壓縮系數(shù)、體積系數(shù)和粘度；所述井筒參數(shù)定義單元用于定義井筒半徑、水平段起止深度和離散化節(jié)點長度；所述泥漿污染表皮計算參數(shù)單元用于定義侵泡時間、濾液粘度、正壓差和污染滲透率比；所述酸化流體定義單元用于定義流體類型、流變性參數(shù)、液體成本和巖心實驗參數(shù)；所述成本指標定義單元用于定義油氣銷售價格、生產(chǎn)成本、泵注成本、測試費用和酸壓規(guī)?？p長關系；
[0020]所述測井數(shù)據(jù)子系統(tǒng)包括測井解釋數(shù)據(jù)文件加載單元、測井解釋圖件數(shù)字化轉(zhuǎn)換單元和測井解釋曲線顯示單元；所述測井解釋數(shù)據(jù)文件加載單元用于自定義格式轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)文件、加載測井解釋記錄文件和轉(zhuǎn)入后臺數(shù)據(jù)庫；所述測井解釋圖件數(shù)字化轉(zhuǎn)換單元用于自定義坐標系、圖形轉(zhuǎn)換測試曲線和自動插值規(guī)整孔滲飽數(shù)據(jù)；所述測井解釋曲線顯示單元用于自動顯示數(shù)據(jù)庫中本井測井解釋結(jié)果；
[0021]所述井身結(jié)構(gòu)定義子系統(tǒng)包括封隔器定義單元、滑套定義單元、泵注程序定義單元和裂縫參數(shù)定義單元；所述封隔器定義單元用于圖形化方式指定封隔器位置；所述滑套定義單元用于圖形化方式指定滑套/注入口位置；所述泵注程序定義單元用于指定滑套處定義泵注的酸液名稱、體積、初始排量；所述裂縫參數(shù)定義單元用于圖形化方式指定壓裂段位置，并定義裂縫的類型、長度、表皮；
[0022]所述酸化模擬子系統(tǒng)包括指定分段酸化模擬單元、模擬結(jié)果顯示單元、泵注程序調(diào)整單元和多段酸化模擬匯總單元；所述指定分段酸化模擬單元用于圖形化方式指定酸化模擬分段，按照本段的泵注程序模擬注酸過程，達到最高限壓后轉(zhuǎn)換為限壓注入排量下降；所述模擬結(jié)果顯示單元用于在模擬的同時實時顯示井眼軌跡上的參數(shù)分布情況，其可顯示注入流體、蚓孔深度、酸化表皮、注酸流量、吸酸指數(shù)和井筒流量；所述泵注程序調(diào)整單元用于修改本段泵注液體類型、體積和排量；所述多段酸化模擬匯總單元匯總有分段區(qū)間、分段長度、用酸強度、分段酸量、總酸量及各段的泵注程序列表；
[0023]所述預測評價子系統(tǒng)包括生產(chǎn)條件指定單元、產(chǎn)出剖面繪制單元、累積產(chǎn)量預測單元和經(jīng)濟指標計算單元；所述生產(chǎn)條件指定單元用于指定產(chǎn)量預測壓降和指定生產(chǎn)壓差預測產(chǎn)量遞減；所述產(chǎn)出剖面繪制單元用于繪制井筒流率分布、裂縫流率分布、井筒流量分布、生產(chǎn)壓差等，反映措施后不同位置的產(chǎn)能貢獻率；所述累積產(chǎn)量預測單元用于預測指定生產(chǎn)時間內(nèi)的日產(chǎn)量、月產(chǎn)量、累積產(chǎn)量變化；所述經(jīng)濟指標計算單元是根據(jù)施工成本、生產(chǎn)成本、測試成本，利用預測產(chǎn)量序列計算財務凈現(xiàn)值、投資回收期等經(jīng)濟指標，實現(xiàn)酸化酸壓方案的技術經(jīng)濟評價。
[0024]所述HAFD水平井壓裂酸化分段優(yōu)化系統(tǒng)，其中:所述分段優(yōu)化系統(tǒng)還包括井筒裂縫離散化節(jié)點、分段基質(zhì)酸化分流模型、分段酸壓產(chǎn)能預測模型和分段酸化產(chǎn)能預測模型；所述分段基質(zhì)酸化分流模型采用分時步計算流程，將流體分布的空間變化與流量壓力動態(tài)的瞬變進行解耦，以短時步方式逼近求解；初始時地層為原始地層流體，注入為井筒內(nèi)的原始流體。
[0025]所述HAFD水平井壓裂酸化分段優(yōu)化系統(tǒng)，其中:所述分段優(yōu)化系統(tǒng)中預設的信息包括酸液性能、成本指標和儲層性質(zhì)；所述酸液性能、成本指標和儲層性質(zhì)均屬于所述基礎數(shù)據(jù)子系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)模塊；所述酸液性能和成本指標為多井共用參數(shù)。
[0026]有益效果:
[0027]本發(fā)明HAFD水平井壓裂酸化分段優(yōu)化方法構(gòu)思巧妙、合理，步驟簡單，具有下列優(yōu)點:
[0028](I)利用巖心酸化蚓孔室內(nèi)實驗資料或水平井酸化測試資料反演，確定蚓孔生長速度的實驗模型關鍵參數(shù)，避開了酸巖反應動力學類模型的復雜化與應用困難問題；
[0029](2)水平井分段具有較大的靈活性，受儲層物性及酸液性質(zhì)影響，酸液在井筒中流動速率不斷變化，內(nèi)邊界條件復雜化；通過酸液界面移動的跟蹤，確定酸巖的有效接觸時間，更準確的估計地層段的吸酸量，描述多級液體在不要位置水平段地層中的分布狀態(tài)；
[0030](3)考慮不同酸液類型的流變性及轉(zhuǎn)向特性影響，注入過程中近井地層中存在多個流體帶:地層的原始流體-油氣(視為微可壓縮流體滲流)、牛頓流體-注入液體(視為剛性流體穩(wěn)態(tài)流動)、非牛頓流體-注入液體(視為剛性流體穩(wěn)態(tài)流動)，多流體帶壓降迭加合成井底注入壓力；
[0031](4)轉(zhuǎn)向酸注入地層反應后產(chǎn)生高粘轉(zhuǎn)向，反應結(jié)束后殘酸又破膠還原為低粘度液體，結(jié)合酸巖反應室內(nèi)實驗數(shù)據(jù)定義轉(zhuǎn)向時間，采用酸巖接觸時間來跟蹤界定酸液高粘度轉(zhuǎn)向帶的半徑，融合到多液環(huán)分布結(jié)構(gòu)中修正注入壓降；
[0032](5)考慮儲層物性非均質(zhì)性、酸化后表皮變化影響，以及水平井流入井段間的滲流干擾效應，預測水平井酸化后的產(chǎn)出剖面及產(chǎn)能變化，直觀反映出產(chǎn)能貢獻的主要區(qū)間；
[0033](6)結(jié)合酸壓成本評價多段酸壓的產(chǎn)能效益，既考慮了裂縫布局對產(chǎn)能的影響，又避免了無限制增加酸壓段數(shù)與施工規(guī)模，滿足油公司低成本高效益的作業(yè)要求。
[0034]本發(fā)明HAFD水平井壓裂酸化分段優(yōu)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設計簡單、合理，可實現(xiàn)酸化及酸壓工藝參數(shù)設計、效果預測及經(jīng)濟評價的一體化設計過程，方便現(xiàn)場工程師進行酸化方案的優(yōu)化設計；其設計為基礎數(shù)據(jù)、測井數(shù)據(jù)、井身結(jié)構(gòu)、酸化模擬和預測評價這5步向?qū)酵瓿桑黄渲?，系統(tǒng)將水平井分段基質(zhì)酸化和酸壓兩類工藝流程優(yōu)化整合，共用一套數(shù)據(jù)體，減少了重復工作，基于圖形操作，簡化了處理過程。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0035]圖1為本發(fā)明HAFD水平井壓裂酸化分段優(yōu)化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)樹形圖；
[0036]圖2為本發(fā)明HAFD水平井壓裂酸化分段優(yōu)化系統(tǒng)的基礎數(shù)據(jù)子系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)樹形圖；
[0037]圖3為本發(fā)明HAFD水平井壓裂酸化分段優(yōu)化系統(tǒng)的測井數(shù)據(jù)子系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)樹形圖；
[0038]圖4為本發(fā)明HAFD水平井壓裂酸化分段優(yōu)化系統(tǒng)的井身結(jié)構(gòu)定義子系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)樹形圖；
[0039]圖5為本發(fā)明HAFD水平井壓裂酸化分段優(yōu)化系統(tǒng)的酸化模擬子系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)樹形圖；
[0040]圖6為本發(fā)明HAFD水平井壓裂酸化分段優(yōu)化系統(tǒng)的預測評價子系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)樹形圖；
[0041]圖7為本發(fā)明HAFD水平井壓裂酸化分段優(yōu)化系統(tǒng)的處理流程圖；
[0042]圖8為本發(fā)明HAFD水平井壓裂酸化分段優(yōu)化系統(tǒng)的基質(zhì)酸化分流模型的計算流程圖；
[0043]圖9為本發(fā)明HAFD水平井壓裂酸化分段優(yōu)化系統(tǒng)的水平井及壓裂水平井產(chǎn)能預測模型的計算流程圖。

【具體實施方式】
[0044]本發(fā)明HAFD水平井壓裂酸化分段優(yōu)化方法，包括以下步驟:
[0045]S010、采用碳酸鹽巖水平井分段基質(zhì)酸化布酸模型，模擬水平井分段基質(zhì)酸化過程；具體是結(jié)合井眼軌跡上物性變化、液體界面移動、酸液流變性及轉(zhuǎn)向變化、酸巖反應性、泵注程序和排量的影響，模擬酸液在井筒和地層中的流動過程及酸蝕蚓孔延伸過程，定量化分析不同分段條件下的水平井酸液分流特性，預測污染帶深度、蚓孔穿深、酸化表皮系數(shù)、吸酸指數(shù)分布等剖面。
[0046]S020、采用碳酸鹽巖水平井分段基質(zhì)酸化地層不穩(wěn)定滲流模型，預測形成水平井分段基質(zhì)酸化產(chǎn)能；具體是結(jié)合儲層物性非均質(zhì)性、酸化后表皮變化影響，以及水平井流入井段間的滲流干擾效應，預測水平井酸化后的產(chǎn)出剖面及產(chǎn)能變化，以定壓生產(chǎn)方式預測產(chǎn)量遞減過程。
[0047]S030、采用碳酸鹽巖水平井分段酸壓多裂縫系統(tǒng)不穩(wěn)定滲流模型，預測分段酸壓水平井產(chǎn)能；酸壓水平井模型中包含無限導流和有限導流2類裂縫，綜合非均質(zhì)儲層物性、裂縫表皮及多裂縫系統(tǒng)的滲流干擾效應，考慮不同裂縫位置、數(shù)量、長度、間距、方位等布局關系對產(chǎn)能的影響。
[0048]S040、采用計算模擬及經(jīng)濟評價手段，對水平井分段酸化酸壓進行優(yōu)化；具體是利用測井解釋資料進行水平井分段基質(zhì)酸化模擬，根據(jù)蚓孔深度及表皮系數(shù)直觀評價解堵效果，確定初步方案；通過產(chǎn)能預測和經(jīng)濟評價進行敏感性分析，計算不同施工方案的經(jīng)濟效益指標，兼顧I1、III類儲層低產(chǎn)出高儲量特征，按先分段后規(guī)模的順序，優(yōu)選出凈現(xiàn)值相對較高的設計方案。
[0049]S050、采用數(shù)字化工具，實現(xiàn)測井圖件的數(shù)字化，以解決資料來源和重用方面的困難。
[0050]S060、整合水平井分段基質(zhì)酸化和酸壓兩類工藝的優(yōu)化流程，簡化處理過程；即基于圖形操作，共用一套數(shù)據(jù)體，減少重復工作，分多方案進行計算對比。
[0051]如圖1至6所示，本發(fā)明HAFD水平井壓裂酸化分段優(yōu)化系統(tǒng)，是基于上述HAFD水平井壓裂酸化分段優(yōu)化方法，其包括基礎數(shù)據(jù)子系統(tǒng)1、測井數(shù)據(jù)子系統(tǒng)2、井身結(jié)構(gòu)定義子系統(tǒng)3、酸化模擬子系統(tǒng)4和預測評價子系統(tǒng)5。
[0052]該基礎數(shù)據(jù)子系統(tǒng)I包括儲層基礎參數(shù)定義單元11、地層流體性質(zhì)定義單元12、井筒參數(shù)定義單元13、泥漿污染表皮計算參數(shù)單元14、酸化流體定義單元15和成本指標定義單元16 ;其中，該儲層基礎參數(shù)定義單元11用于定義儲層厚度、地層壓力、地層溫度和方向滲透率比；該地層流體性質(zhì)定義單元12用于定義流體類型、壓縮系數(shù)、體積系數(shù)和粘度；該井筒參數(shù)定義單元13用于定義井筒半徑、水平段起止深度和離散化節(jié)點長度；該泥漿污染表皮計算參數(shù)單元14用于定義侵泡時間、濾液粘度、正壓差和污染滲透率比；該酸化流體定義單元15用于定義流體類型、流變性參數(shù)、液體成本和巖心實驗參數(shù)；該成本指標定義單元16用于定義油氣銷售價格、生產(chǎn)成本、泵注成本、測試費用和酸壓規(guī)模縫長關系。
[0053]該測井數(shù)據(jù)子系統(tǒng)2包括測井解釋數(shù)據(jù)文件加載單元21、測井解釋圖件數(shù)字化轉(zhuǎn)換單元22和測井解釋曲線顯示單元23 ;其中，該測井解釋數(shù)據(jù)文件加載單元21用于自定義格式轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)文件、加載測井解釋記錄文件和轉(zhuǎn)入后臺數(shù)據(jù)庫；該測井解釋圖件數(shù)字化轉(zhuǎn)換單元22用于自定義坐標系、圖形轉(zhuǎn)換測試曲線和自動插值規(guī)整孔滲飽數(shù)據(jù)；該測井解釋曲線顯示單元23用于自動顯示數(shù)據(jù)庫中本井測井解釋結(jié)果。
[0054]該井身結(jié)構(gòu)定義子系統(tǒng)3包括封隔器定義單元31、滑套定義單元32、泵注程序定義單元33和裂縫參數(shù)定義單元34 ;其中，該封隔器定義單元31用于圖形化方式指定封隔器位置；該滑套定義單元32用于圖形化方式指定滑套/注入口位置；該泵注程序定義單元33用于指定滑套處定義泵注的酸液名稱、體積、初始排量；該裂縫參數(shù)定義單元34用于圖形化方式指定壓裂段位置，并定義裂縫的類型、長度、表皮。
[0055]該酸化模擬子系統(tǒng)4包括指定分段酸化模擬單元41、模擬結(jié)果顯示單元42、泵注程序調(diào)整單元43和多段酸化模擬匯總單元44 ;其中，該指定分段酸化模擬單元41用于圖形化方式指定酸化模擬分段，按照本段的泵注程序模擬注酸過程，達到最高限壓后轉(zhuǎn)換為限壓注入排量下降；該模擬結(jié)果顯示單元42用于在模擬的同時實時顯示井眼軌跡上的參數(shù)分布情況，其可顯示注入流體、蚓孔深度、酸化表皮、注酸流量、吸酸指數(shù)和井筒流量；該泵注程序調(diào)整單元43用于修改本段泵注液體類型、體積和排量；該多段酸化模擬匯總單元44匯總有分段區(qū)間、分段長度、用酸強度、分段酸量、總酸量及各段的泵注程序列表。
[0056]該預測評價子系統(tǒng)5包括生產(chǎn)條件指定單元51、產(chǎn)出剖面繪制單元52、累積產(chǎn)量預測單元53和經(jīng)濟指標計算單元54(凈現(xiàn)值及投資回收期等)；其中，該生產(chǎn)條件指定單元51用于指定產(chǎn)量預測壓降和指定生產(chǎn)壓差預測產(chǎn)量遞減；該產(chǎn)出剖面繪制單元52用于繪制井筒流率分布、裂縫流率分布、井筒流量分布、生產(chǎn)壓差等，反映措施后不同位置的產(chǎn)能貢獻率；該累積產(chǎn)量預測單元53用于預測指定生產(chǎn)時間內(nèi)的日產(chǎn)量、月產(chǎn)量、累積產(chǎn)量變化；該經(jīng)濟指標計算單元54是根據(jù)施工成本、生產(chǎn)成本、測試成本，利用預測產(chǎn)量序列計算財務凈現(xiàn)值、投資回收期等經(jīng)濟指標，實現(xiàn)酸化酸壓方案的技術經(jīng)濟評價。
[0057]如圖7所示，本發(fā)明HAFD水平井壓裂酸化分段優(yōu)化系統(tǒng)的預設信息中酸液性能、成本指標和儲層性質(zhì)這3個數(shù)據(jù)模塊屬于基礎數(shù)據(jù)子系統(tǒng)1，酸液性能、成本指標為多井共用參數(shù)；系統(tǒng)已預設有4類液體類型(普通酸、增稠酸、轉(zhuǎn)向酸、非酸類流體)，根據(jù)需要再添加新流體名稱及流變性定義；系統(tǒng)已預設一套成本指標，根據(jù)需要再添加新成本指標定義；同時，“井筒裂縫離散化節(jié)點、分段基質(zhì)酸化分流模型、分段酸壓產(chǎn)能預測模型、分段酸化產(chǎn)能預測模型”這四個模型都屬于本發(fā)明HAFD水平井壓裂酸化分段優(yōu)化系統(tǒng)中的模塊或單元。
[0058]其中，本發(fā)明HAFD水平井壓裂酸化分段優(yōu)化系統(tǒng)的處理流程為:
[0059]I)新建方案(新建井號及方案名稱，或復制該井原有方案為新方案)，設置儲層物性參數(shù)，指定作業(yè)段的水平井區(qū)間；加載設計井的測井解釋剖面數(shù)據(jù)文件，顯示孔隙度、滲透率、飽和度剖面曲線，作為設計分段的背景；
[0060]2)截取水平段區(qū)間的測井剖面產(chǎn)生缺省井筒結(jié)構(gòu)，或打開已定義井筒結(jié)構(gòu)，通過圖形化方式定義井身結(jié)構(gòu)，插入封隔器定義分段，插入滑套定義泵注程序，插入裂縫定義裂縫的類型、長度、表皮；
[0061]3)將井身結(jié)構(gòu)描述離散化，轉(zhuǎn)換為離散化節(jié)點模型，測井剖面上非均質(zhì)性被局部均勻化指派到節(jié)點單元；
[0062]4)酸液性能、泵注程序迭加到酸化段離散化節(jié)點模型上，通過基質(zhì)酸化分流模型計算，模擬酸化處理效果；
[0063]5)根據(jù)酸化改善的表皮系數(shù)分布，通過分段酸化產(chǎn)能預測模型計算產(chǎn)量，其中，酸壓則是從步驟3)直接到步驟5)用分段酸壓產(chǎn)能預測模型計算產(chǎn)量；
[0064]6)結(jié)合成本指標，利用步驟5)預測的產(chǎn)量序列進行經(jīng)濟評價，通過凈現(xiàn)值等參數(shù)評價方案的優(yōu)劣。
[0065]如圖8所示，本發(fā)明HAFD水平井壓裂酸化分段優(yōu)化系統(tǒng)的基質(zhì)酸化分流模型采用分時步計算流程，將流體分布的空間變化與流量壓力動態(tài)的瞬變進行解耦，以短時步方式逼近求解；初始時地層為原始地層流體，注入為井筒內(nèi)的原始流體，在一個時步內(nèi)按下列步驟計算:
[0066]I)按泵注程序的初始排量、井筒原始傷害表皮及物性，通過井筒節(jié)點壓力流量耦合模型計算井筒節(jié)點各自的注入流量及注入壓力，形成布酸分流關系；如果注入壓力超限，則轉(zhuǎn)換為限壓注入，計算注入排量；
[0067]2)通過井筒流體界面跟蹤，確定井筒節(jié)點在本時步內(nèi)的注入流體類型與體積，對于轉(zhuǎn)向酸則需要跟蹤轉(zhuǎn)向酸液環(huán)內(nèi)的轉(zhuǎn)向帶半徑；
[0068]3)通過累積注入液量計算井筒節(jié)點的液環(huán)半徑，根據(jù)液環(huán)流體類型、半徑與蚓孔深度的匹配關系確定蚓孔前緣是否為鮮酸，為鮮酸則結(jié)合前緣流速預測蚓孔生長速度、蚓孔穿透半徑及酸化表皮；
[0069]4)根據(jù)井筒節(jié)點外圍的液環(huán)類型與分布、轉(zhuǎn)向帶分布、蚓孔穿透半徑，修改節(jié)點的液環(huán)壓降計算結(jié)構(gòu)及參數(shù)、地層壓降計算參數(shù)，作為下一個時步計算的起點。
[0070]如圖9所示，本發(fā)明HAFD水平井壓裂酸化分段優(yōu)化系統(tǒng)的水平井及壓裂水平井產(chǎn)能預測模型的計算流程為:
[0071]I)設置定壓生產(chǎn)模擬產(chǎn)能下降的一般規(guī)律；
[0072]2)井筒節(jié)點為3D線源模型，裂縫節(jié)點為2D線源模型，結(jié)合測井剖面每個節(jié)點具有不同的孔隙度、滲透率、飽和度、表皮系數(shù)，利用Laplace空間線源解壓降模型計算本節(jié)點在單位流量下的壓降；
[0073]3)井筒及裂縫構(gòu)成多源匯系統(tǒng)，節(jié)點之間存在滲流干擾，利用Laplace空間線源壓降分布模型計算節(jié)點單元間的干擾壓降響應；
[0074]4)本節(jié)點上的壓降迭加其它節(jié)點的干擾響應，形成各個節(jié)點的壓降方程，再加上流量約束方程后構(gòu)成非線性方程組，采用迭代求解計算出各節(jié)點的流量分布，直至收斂，最后反演到實空間獲得不穩(wěn)定的流量動態(tài)。
[0075]本發(fā)明HAFD水平井壓裂酸化分段優(yōu)化方法構(gòu)思巧妙、合理，步驟簡單，其可避開酸巖反應動力學類模型的復雜化與應用困難問題，能更準確的估計地層段的吸酸量，同時，結(jié)合酸壓成本評價多段酸壓的產(chǎn)能效益，既考慮了裂縫布局對產(chǎn)能的影響，又避免了無限制增加酸壓段數(shù)與施工規(guī)模，滿足油公司低成本高效益的作業(yè)要求。
[0076]本發(fā)明HAFD水平井壓裂酸化分段優(yōu)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設計簡單、合理，可實現(xiàn)酸化及酸壓工藝參數(shù)設計、效果預測及經(jīng)濟評價的一體化設計過程，方便現(xiàn)場工程師進行酸化方案的優(yōu)化設計。
【權(quán)利要求】
1.一種HAFD水平井壓裂酸化分段優(yōu)化方法，其特征在于包括以下步驟: (1)采用碳酸鹽巖水平井分段基質(zhì)酸化布酸模型，模擬水平井分段基質(zhì)酸化過程； (2)采用碳酸鹽巖水平井分段基質(zhì)酸化地層不穩(wěn)定滲流模型，預測形成水平井分段基質(zhì)酸化產(chǎn)能； (3)采用碳酸鹽巖水平井分段酸壓多裂縫系統(tǒng)不穩(wěn)定滲流模型，預測分段酸壓水平井產(chǎn)能； (4)采用計算模擬及經(jīng)濟評價手段，對水平井分段酸化酸壓進行優(yōu)化； (5)采用數(shù)字化工具，實現(xiàn)測井圖件的數(shù)字化； (6)整合水平井分段基質(zhì)酸化和酸壓兩類工藝的優(yōu)化流程，簡化處理過程。
2.如權(quán)利要求1所述的HAFD水平井壓裂酸化分段優(yōu)化方法，其特征在于，所述步驟(1)的具體方法為:結(jié)合井眼軌跡上物性變化、液體界面移動、酸液流變性及轉(zhuǎn)向變化、酸巖反應性、泵注程序和排量的影響，模擬酸液在井筒和地層中的流動過程及酸蝕蚓孔延伸過程，定量化分析不同分段條件下的水平井酸液分流特性，預測污染帶深度、蚓孔穿深、酸化表皮系數(shù)、吸酸指數(shù)分布等剖面。
3.如權(quán)利要求1所述的HAFD水平井壓裂酸化分段優(yōu)化方法，其特征在于，所述步驟(2)的具體方法為:結(jié)合儲層物性非均質(zhì)性、酸化后表皮變化影響，以及水平井流入井段間的滲流干擾效應，預測水平井酸化后的產(chǎn)出剖面及產(chǎn)能變化，以定壓生產(chǎn)方式預測產(chǎn)量遞減過程。
4.如權(quán)利要求1所述的HAFD水平井壓裂酸化分段優(yōu)化方法，其特征在于，所述步驟(3)的具體方法為:綜合非均質(zhì)儲層物性、裂縫表皮及多裂縫系統(tǒng)的滲流干擾效應，考慮不同裂縫位置、數(shù)量、長度、間距、方位等布局關系對產(chǎn)能的影響； 所述步驟(3)中的酸壓水平井包含無限導流和有限導流2類裂縫。
5.如權(quán)利要求1所述的HAFD水平井壓裂酸化分段優(yōu)化方法，其特征在于，所述步驟(4)的具體方法為:利用測井解釋資料進行水平井分段基質(zhì)酸化模擬，根據(jù)蚓孔深度及表皮系數(shù)直觀評價解堵效果，確定初步方案；通過產(chǎn)能預測和經(jīng)濟評價進行敏感性分析，計算不同施工方案的經(jīng)濟效益指標，兼顧I1、III類儲層低產(chǎn)出高儲量特征，按先分段后規(guī)模的順序，優(yōu)選出凈現(xiàn)值相對較高的設計方案。
6.如權(quán)利要求1所述的HAFD水平井壓裂酸化分段優(yōu)化方法，其特征在于:所述步驟(6)是基于圖形操作，共用一套數(shù)據(jù)體，減少重復工作，分多方案進行計算對比。
7.一種基于權(quán)利要求1至6任一所述的HAFD水平井壓裂酸化分段優(yōu)化方法的HAFD水平井壓裂酸化分段優(yōu)化系統(tǒng)，其特征在于:所述分段優(yōu)化系統(tǒng)包括基礎數(shù)據(jù)子系統(tǒng)、測井數(shù)據(jù)子系統(tǒng)、井身結(jié)構(gòu)定義子系統(tǒng)、酸化模擬子系統(tǒng)和預測評價子系統(tǒng)； 所述基礎數(shù)據(jù)子系統(tǒng)包括儲層基礎參數(shù)定義單元、地層流體性質(zhì)定義單元、井筒參數(shù)定義單元、泥漿污染表皮計算參數(shù)單元、酸化流體定義單元和成本指標定義單元；所述儲層基礎參數(shù)定義單元用于定義儲層厚度、地層壓力、地層溫度和方向滲透率比；所述地層流體性質(zhì)定義單元用于定義流體類型、壓縮系數(shù)、體積系數(shù)和粘度；所述井筒參數(shù)定義單元用于定義井筒半徑、水平段起止深度和離散化節(jié)點長度；所述泥漿污染表皮計算參數(shù)單元用于定義侵泡時間、濾液粘度、正壓差和污染滲透率比；所述酸化流體定義單元用于定義流體類型、流變性參數(shù)、液體成本和巖心實驗參數(shù)；所述成本指標定義單元用于定義油氣銷售價格、生產(chǎn)成本、泵注成本、測試費用和酸壓規(guī)?？p長關系； 所述測井數(shù)據(jù)子系統(tǒng)包括測井解釋數(shù)據(jù)文件加載單元、測井解釋圖件數(shù)字化轉(zhuǎn)換單元和測井解釋曲線顯示單元；所述測井解釋數(shù)據(jù)文件加載單元用于自定義格式轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)文件、加載測井解釋記錄文件和轉(zhuǎn)入后臺數(shù)據(jù)庫；所述測井解釋圖件數(shù)字化轉(zhuǎn)換單元用于自定義坐標系、圖形轉(zhuǎn)換測試曲線和自動插值規(guī)整孔滲飽數(shù)據(jù)；所述測井解釋曲線顯示單元用于自動顯示數(shù)據(jù)庫中本井測井解釋結(jié)果； 所述井身結(jié)構(gòu)定義子系統(tǒng)包括封隔器定義單元、滑套定義單元、泵注程序定義單元和裂縫參數(shù)定義單元；所述封隔器定義單元用于圖形化方式指定封隔器位置；所述滑套定義單元用于圖形化方式指定滑套/注入口位置；所述泵注程序定義單元用于指定滑套處定義泵注的酸液名稱、體積、初始排量；所述裂縫參數(shù)定義單元用于圖形化方式指定壓裂段位置，并定義裂縫的類型、長度、表皮； 所述酸化模擬子系統(tǒng)包括指定分段酸化模擬單元、模擬結(jié)果顯示單元、泵注程序調(diào)整單元和多段酸化模擬匯總單元；所述指定分段酸化模擬單元用于圖形化方式指定酸化模擬分段，按照本段的泵注程序模擬注酸過程，達到最高限壓后轉(zhuǎn)換為限壓注入排量下降；所述模擬結(jié)果顯示單元用于在模擬的同時實時顯示井眼軌跡上的參數(shù)分布情況，其可顯示注入流體、蚓孔深度、酸化表皮、注酸流量、吸酸指數(shù)和井筒流量；所述泵注程序調(diào)整單元用于修改本段泵注液體類型、體積和排量；所述多段酸化模擬匯總單元匯總有分段區(qū)間、分段長度、用酸強度、分段酸量、總酸量及各段的泵注程序列表； 所述預測評價子系統(tǒng)包括生產(chǎn)條件指定單元、產(chǎn)出剖面繪制單元、累積產(chǎn)量預測單元和經(jīng)濟指標計算單元；所述生產(chǎn)條件指定單元用于指定產(chǎn)量預測壓降和指定生產(chǎn)壓差預測產(chǎn)量遞減；所述產(chǎn)出剖面繪制單元用于繪制井筒流率分布、裂縫流率分布、井筒流量分布、生產(chǎn)壓差等，反映措施后不同位置的產(chǎn)能貢獻率；所述累積產(chǎn)量預測單元用于預測指定生產(chǎn)時間內(nèi)的日產(chǎn)量、月產(chǎn)量、累積產(chǎn)量變化；所述經(jīng)濟指標計算單元是根據(jù)施工成本、生產(chǎn)成本、測試成本，利用預測產(chǎn)量序列計算財務凈現(xiàn)值、投資回收期等經(jīng)濟指標，實現(xiàn)酸化酸壓方案的技術經(jīng)濟評價。
8.如權(quán)利要求7所述的HAFD水平井壓裂酸化分段優(yōu)化系統(tǒng)，其特征在于:所述分段優(yōu)化系統(tǒng)還包括井筒裂縫離散化節(jié)點、分段基質(zhì)酸化分流模型、分段酸壓產(chǎn)能預測模型和分段酸化產(chǎn)能預測模型；所述分段基質(zhì)酸化分流模型采用分時步計算流程，將流體分布的空間變化與流量壓力動態(tài)的瞬變進行解耦，以短時步方式逼近求解；初始時地層為原始地層流體,注入為井筒內(nèi)的原始流體。
9.如權(quán)利要求7所述的HAFD水平井壓裂酸化分段優(yōu)化系統(tǒng)，其特征在于:所述分段優(yōu)化系統(tǒng)中預設的信息包括酸液性能、成本指標和儲層性質(zhì)； 所述酸液性能、成本指標和儲層性質(zhì)均屬于所述基礎數(shù)據(jù)子系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)模塊；所述酸液性能和成本指標為多井共用參數(shù)。
【文檔編號】E21B43/27GK104314547SQ201410404721
【公開日】2015年1月28日 申請日期:2014年8月18日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月18日
【發(fā)明者】李國慶 申請人:北京運嘉普泰石油天然氣技術發(fā)展有限公司