模糊识别方法在乌里亚斯太凹陷油藏压裂中的应用

乌里亚斯太凹陷油藏为一新开发的断块油田,在层面上分布很不均匀,用传统压裂软件无法很好地进行分析。鉴于模糊数学能从模糊中得出规律性,试图通过对乌里亚斯太前期压裂井参数的统计分析,用模糊数学方法来分析乌里亚斯太凹陷油藏压裂的选井选层,对可改变的压裂参数即施工参数进行优选以提高压裂效果。通过乌里亚斯太凹陷油藏投产初期20余口压裂井的地层参数、施工参数和改造前后生产数据的统计分析,寻找压裂井增产规律。在此基础上应用模糊识别数学模型理论指导压裂井的选井选层,并用该模型进一步优选压裂施工方案和对施工参数敏感性进行分析。实践证明,该方法简单易行,提出的选井选层原则与油田实际符合率高;分析优选出的施工参数及施工方案用实例井计算增产效果较明显,可作为乌里亚斯太油田今后压裂选井选层及施工的依据。     

页岩气水平井工厂化作业造价确定与控制对策

中国页岩气开发即将进入“工厂化”作业时代,但现行钻井、压裂工程计价方法与“工厂化”作业模式不匹配,造价方法与管理水平相脱节,不利于进行合理的项目评价和投资决策。为此,从工程造价的角度分析了页岩气水平井“工厂化”作业的6个优点：减少井场占地、缩短建井周期、循环利用钻井液、提高压裂设备利用率、重复利用水资源、提高压裂设备配件材料利用率。进而提出了适应“工厂化”作业模式下的钻井、压裂计价方法：钻井作业按钻机类型以“量价分离”的形式分开次计费,压裂作业按不同阶段设备工作时间和相应台时费单价计费。同时针对“工厂化”作业对当前钻井系统工程造价管理工作所提出的挑战,指出了控制页岩气水平井工程造价的5项对策和措施：加快页岩气水平井“工厂化”作业示范区建设、持续开展技术攻关、优化钻井工艺技术、科学制订计价标准和计价规则、优化井组部署。     

安塞油田重复压裂选井选层研究

为了提高安塞油田重复压裂的效果，进行了选井选层的深入研究。通过对安塞油田以往重复压裂效果的分析，挑选出对重复压裂效果影响明显的参数作为安塞油田重复压裂选井选层样本库参数，在此基础之上建立了各样本库参数的评价方法，进而最终建立了安塞油田重复压裂选井选层样本库。最后用模糊模式识别模型、多因素非线性生产统计模型和人工神经网络模型分别分析了安塞油田重复压裂选井选层样本库，并对3种分析结果取交集确定最优井层。通过测试样本检验，所用方法的选井选层结果与实际增产效果结果符合较好。该方法能为安塞油田下一步的重复压裂选井选层工作提供指导性意见。     

一种基于BP神经网络的气井重复压裂井优选方法

目前我国一些气田经过初次压裂后,增产效果不明显,或生产一段时间后,产量明显下降。为了提高气井的产量,可对气井进行重复压裂。进行重复压裂优选,可使气井得到较好的压裂效果。分析了影响气井重复压裂效果的因素,可分为地质因素和工程因素2部分。地质因素包括孔隙度、渗透率、表皮系数、产层厚度、含气饱和度、地层压力系数及剩余可采储量,工程因素包括前一次压裂是否成功、前一次压裂液用量、前一次压裂加砂量。基于BP神经网络理论,结合气井重复压裂效果影响因素分析,建立了重复压裂井优选模型。使用粒子群算法对其进行了优化,提高收敛速度的同时有效防止了局部最优解情况的发生,预测重复压裂井的日产气量,以此为依据优选重复压裂井。通过对C区重复压裂效果预测表明,基于BP神经网络优选重复压裂井可以提高选井的准确性。     

扩展“G函数”模型在火山岩测试压裂参数解释中的应用——以大庆油田徐深气田为例

松辽盆地大庆油田徐深气田火山岩储气层由于天然裂缝发育及局部构造变化大,从而导致压裂中出现高滤失、高停泵压力梯度以及近井高摩阻等疑难问题。为进一步提高疑难储层改造的施工成功率,基于以往对徐深气田火山岩储层测试压裂方法（传统“G函数”模型,二维）研究的成果,建立了更适合该气田的火山岩储层压裂参数解释的扩展“G函数”模型（三维）。选取11口井共31层段进行现场实验,包括了天然裂缝较发育、天然裂缝极其发育、低滤失、高度衰退、复合型５种“G函数”图版类型,其中仅有4个层设计加砂符合率低于80%,其余27层设计加砂符合率均高于80%。现场应用情况的统计结果表明,新理论模型使得压裂设计加砂符合率由72.4%提高到87.1%,从而更好地解决了火山岩难压储层改造成功率低的问题,为该类储层压裂成功率的提高提供了理论基础,对水力压裂技术在裂缝性火山岩储层中的应用具有重要意义。     

准噶尔盆地玛湖凹陷砾岩油藏水平井组重复压裂时机优化

准噶尔盆地玛湖凹陷砾岩油藏可通过水平井重复压裂同时钻加密井的改造方式，提高单井产量和油藏动用程度，但是在加密井投产时，水平井组的重复压裂时机目前仍不明确。针对这一问题，建立不同投产时间水平井组初次压裂和重复压裂的裂缝扩展模型和油藏数值模型，通过产量历史拟合确定模型的正确性。基于井组最优累计产油量，优化重复压裂时机。结果表明：加密井不生产时，单井的最优重复压裂时机为投产后第4年，井组的最优重复压裂时机为最晚投产井投产后第4年；加密井生产时，单井的最优重复压裂时机为投产后第5年，井组的最优重复压裂时机为最晚投产井投产后第3年。井组重复压裂考虑水平井加密时，总体增油效果优于仅老井重复压裂，应及时钻加密井，获取最大井组累计产油量。研究结果为致密油藏考虑加密井的水平井组重复压裂时机优选提供理论依据。     

模糊神经网络系统在优选压裂井层中的应用

油井压裂选井选层是一项复杂有难度的技术，目前一般采用定性分析结合经验判断进行，随意性大，考虑到选井选层各项指标具有较大的模糊性，应用模糊神经网络系统（FNNS）来获取各项指标与压裂效果的关系模型和预测模型。从而优选施工井层。初中证明，该方法技术适应性强，成功率高，效益显著。     

致密油“甜点”多属性融合预测技术

新疆准噶尔盆地J凹陷致密油储层存在“甜点”预测不准、单井产量差异大的问题，影响油田规模效益开发。通过系统分析研究区钻井与地震等大量基础数据，确定了影响“甜点”预测的5个关键属性，并对属性进行分类和RGB颜色融合分析，得到“地质甜点”和“工程甜点”预测结果，进一步融合得到综合“甜点”区，并由此形成了致密油“甜点”多属性融合预测技术。研究区勘探评价井压裂后的生产效果表明，勘探开发评价井压裂效果和综合“甜点”区预测结果吻合程度较高。在此基础上，2017年，在Ⅰ类综合“甜点”区部署2口水平井，压裂改造后效果良好，进一步验证了“甜点”多属性融合预测技术的可靠性。该“甜点”预测技术准确可靠，对致密油后期开发评价及产能建设井位部署具有很强的指导作用。     

数据挖掘诊断X油田低渗透稠油油藏压裂效果的主控因素

X油田油气层非均质性强,各井压裂条件参差不齐,压裂效果难以保障。为此,在压裂数据统计的基础上,结合相关系数和方差膨胀因子筛选出建模参数;其次,建立压后产量与其影响因素的全子集回归模型,并基于赤池信息准则优选最佳拟合方程,结果表明,模型预测准确度87%;返排率的回归系数和相对权重分别为0.89和0.45,是压裂效果的主控因素;优化31~#井压裂参数发现,当返排率提高至52%时,日产油量可达10 t。因此,挖掘历史压裂数据可以实现压裂效果主控因素的诊断,为油田压裂施工提供定量化指导和依据。     

转向重复压裂技术在陕北低渗透油田的应用

在转向重复压裂技术原理及进展的基础上,分析了常规压裂与转向重复压裂的共性与差异,给出了转向重复压裂井层优选原则,提出了新生裂缝长度及新增渗流面积的估算方法.该转向重复压裂工艺技术在陕北低渗透油田进行了现场应用,并取得了好的应用效果.     

高渗松软地层水力压裂缝宽预测新模型

对高渗透松软地层进行水力压裂施工时，由于地层胶结程度差，强度低，压裂液对弱胶结裂缝壁面的切向应力就会破坏裂缝壁面的稳定性，使附着在裂缝壁面上的砂粒由静止变为运动，并随压裂液的注入而向缝端后移，形成冲刷裂缝；同时，砂粒在水力冲刷作用下的后移有利于“端部脱砂”产生，而“端部脱砂”的形成又加剧了水力冲刷作用强度，这种相互作用控制着缝宽的大小，影响着“端部脱砂”压裂施工的成败，因而具有很强的研究价值。现有的缝宽模型都以弹性理论为基础，并没有考虑该水力冲刷现象，因而不能准确地预测缝宽，文中综合考虑岩石力学、流体力学、压裂液性质以及压裂施工等理论，对该冲刷缝形成机理进行了分析，建立了一种新的针对垂直裂缝的水力冲刷缝宽预测模型，并编制了相应的计算程序，最后根据一些实际参数对该模型进行了分析验证。     

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压裂液交联／破胶性能敏感取决于温度，而压裂液与地层的温度往往相差较大，使得压裂液进入裂缝后温度逐渐变化.压裂液地面温度与地层温度相差越大，压裂液在缝中的温度分布越不平衡，对压裂液流变性的影响越大。文章从非稳定井筒传热的数值计算和水力裂缝温度场的数值计算入手，详细介绍了水力裂缝温度场模拟计算的方法，并以此为基础开发了压裂施工温度场模拟程序，并以CX115井为例进行了计算。该程序采用模块化设计,操作简便，能实时模拟裂缝温度场的分布，可为压裂液动态优化提供基础数据。该程序在现场施工中取得了较好的应用效果，具有良好的推广价值。     

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在常规压裂井试井分析过程中所使用的数据主要是停泵后的压降数据，而岩石发生破裂到停泵前这一段压裂施工压力数据则没有得到有效利用；同时，在压裂施工作业过程中也不能对裂缝的延伸状况进行动态监测。文章提出的水力裂缝模型的自动识别及动态监测技术，可以对岩石发生破裂到停泵前这一段压裂施工压力数据进行准确分析，自动确定裂缝模型并求取裂缝动态参数。这样就可以实时的知道裂缝发育、发展和闭合的情况，对于正确指导压裂施工作业以及获得优质裂缝具有十分重要的意义。     

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在现代地震数据处理中，叠加是改善资料质量最重要的一步。在叠加过程中，时差校正就成为了至关重要的算子。为了得到高质量的叠加剖面，精确的时差校正公式就显得尤为重要。多聚焦技术利用波场综合的聚焦参数的更新代替了传统的速度更新，从而实现了多聚焦叠加并生成拟自激自收剖面。多聚焦时差校正公式在独立于地质构造模型和采集系统的情况下推导出来，其核心是选择合适的最优化方法。近年来，灵活多面体搜索技术（ＦＰＳ）被应用到多聚焦参数最优化中，虽然是比较稳健的搜索方法，但将其应用到多聚焦技术最优化问题中去，还需要进行相应的改进。基于此，文章将多聚焦参数对转换到多面体空间并线性化使之适应数值计算，并提出了初始值的获取方法以及算法终止的判别标准。实测数据的叠加结果表明：FPS很好地实现了多聚焦参数的最优化，较好地实现了共中心点（CMP）的“同相叠加”。     

裂缝性致密油藏地质-工程一体化开发

以克拉玛依油田克80井区风城组裂缝性致密火成岩油藏为例,为提高单井产能,提出了地质-工程一体化开发技术。在有效识别储集层天然裂缝潜在发育区域的基础上,准确预测区域地应力和三维储集层岩石力学强度,建立区域可压裂性评价方法,优选压裂“甜点”,在压裂“甜点”上对目标井位进行产能模拟和压裂方案优化,并最终确定工程方案。钻井结果表明,地质-工程一体化开发有效提高了储集层缝网沟通规模,增大了泄流面积,从而提高了增产效率,单井产量提高显著。同时,可对甜点区域进行二次工程改造,通过增加压裂液液量提高施工规模,进一步提高单井产能。上述应用效果证明了地质-工程一体化开发技术的有效性和推广价值,对裂缝性致密油藏的高效开发具有重要意义。     

低渗透油气藏水平井分段多簇压裂簇间距优化新方法

水平井分段多簇压裂中簇间距的大小是决定水平井分段多簇压裂成败的关键因素。为提高低渗透油气藏储层压裂改造效果,需建立合理的簇间距优化模型,而现有的优化方法多以应力反转半径作为最佳间距,并未定量化表征压裂后的储层改造效果。为此,基于弹性力学基础理论和位移不连续法建立了考虑水力裂缝干扰模式下的复杂地应力场计算模型,研究了天然裂缝在复杂地应力场条件下发生张开和剪切破裂形成复杂裂缝网络的规律,再以获得最大缝网波及区域面积为优化目标,形成一种新的簇间距优化方法。研究结果表明:(1)张开的水力裂缝会在其周围产生诱导应力,压裂液的滤失则会导致地层孔隙压力变化,相应的地层孔隙弹性应力也会发生变化;(2)天然裂缝剪切破裂区域与张开破裂区域重叠,且前者要远大于后者,可采用天然裂缝剪切破裂区域面积来表征复杂裂缝网络波及区域的大小。采用该方法指导了现场水平井的簇间距优化设计,实验井压裂后取得了理想的增产效果,为低渗透油气藏水平井分段多簇压裂的簇间距优化设计提供了借鉴和指导。     

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四川省德阳市新场气田须二段气藏埋藏深、地层压力大、温度高、气体中的CO₂对井口装置具有较强的腐蚀性，新851井是全国陆相油气田中罕见的同时具备“高温、高压、高产”的三高井，其开发难度较大。文章针对新851井井口装置的损坏情况，采用X射线衍射和能谱分析，对腐蚀产物、腐蚀形态进行了研究；从气体流体力学角度，通过物理、化学和金属结构分析，研究新851井井口装置腐蚀损坏的机理、腐蚀的原因和影响程度。为高温、高压、高产且含CO₂腐蚀介质的天然气井井口装置提供了选材依据。     

考虑多缝应力干扰的页岩储层压裂转向角计算模型

页岩储层压裂裂缝与天然裂缝相交后,其延伸方向是否改变是决定压裂能否形成复杂缝网的关键因素,转向角增大则有利于与天然裂缝相互连通,最终形成复杂裂缝网络结构。为计算多裂缝扩展时水力裂缝穿过天然裂缝后的转向角,基于线弹性断裂力学理论,建立了考虑远场地应力、裂缝尖端应力集中效应以及多裂缝扩展应力干扰下的页岩储层裂缝与天然裂缝相交后转向角计算模型。通过对比已有单缝模型,发现考虑多缝扩展产生诱导应力时,水力裂缝穿出天然裂缝后的转向角将增大,且裂缝长度、裂缝间距、天然裂缝分布位置、缝内净压力都影响转向角的大小。该模型可用于水平井多段压裂和井工厂压裂裂缝转向角计算,评价缝网压裂可行性、指导缝网压裂设计。     

钻井—压裂—生产全过程储层应力演化与加密井压裂优化

水平井水力压裂是致密油藏的有效开发模式,而新钻井则可以提高油藏的开采程度。钻井、压裂和生产过程均诱发储层应力发生变化,进而影响加密井的压裂设计。国内外尚未有相关研究使用同一种方法实现钻井—压裂—生产全过程储层应力演化模拟,从而指导加密井的压裂施工优化。采用基于有限元的非连续离散裂缝数值方法,在钻井和压裂过程中通过动态网格技术描述井筒和裂缝的延伸,非连续离散裂缝模型可采用常规有限元网格进行计算,可以与离散裂缝模型完美契合,从而实现钻井—压裂—生产一体化数值模拟。以致密油区块加密井施工为例,对加密井区域待施工井进行钻井—压裂—生产一体化模拟,并以井区开采经济最大化为导向,为加密井压裂优化提供指导方法。模拟结果显示:老井的长期生产过程使得加密井区域地层压力和地应力均减小,最大水平主应力方向发生偏转;考虑老井生产的影响,加密井钻进过程中的钻井液密度不能再使用原始地层压力剖面设计;在钻井液柱压力不大于现阶段最小水平主应力的情况下,井筒钻开后,加密井周围最大水平主应力方向进一步发生偏转,使得裂缝初始扩展方向沿井筒偏转;在加密井压裂前对老井进行注水增压可以改善加密井压裂效果。所建立的数值方法可以实现钻井—压裂—生产全过程储层应力演化模拟,以及压裂—生产一体化数值模拟,进而优化加密井压裂设计。     

缝网体积压裂在大牛地重复压裂井中的应用

大牛地气田具备重复压裂基础,前期优选了7口井开展重复压裂先导试验,常规加砂压裂整体效果不理想。通过采用一种新型压裂工艺,对老井进行二次挖潜,旨在提高老井的采收率。利用压裂软件建立典型的压裂模拟模型,对不同泵注工艺条件下支撑剂在裂缝中的铺置剖面情况进行模拟,明确影响缝网体积和支撑剂铺置的主要影响因素。并对影响改造效果的排量、液量、砂量以及前置液比例等关键参数进行优化,实现体积改造最优化。开展大牛地盒3气层的有利条件的评价,形成了一套适合重复压裂的缝网体积压裂技术。现场应用效果来看:4口老井采用缝网体积压裂后均实现增产,日增天然气8000 m^3左右。