一种采用化学剂优化支撑剂浓度的压裂设计优化方法

摘要

本发明公开一种采用化学剂优化支撑剂浓度的压裂设计优化方法，包括；获得N个不同支撑剂浓度阶梯；给每个支撑剂浓度阶梯分配不同的化学剂；按照支撑剂浓度阶梯进行压裂施工，并在对应的支撑剂浓度阶梯加入对应化学剂；压裂结束后，连续跟踪监测，直到返排结束；对每个样品中每种化学剂的浓度进行分别测定，得每种化学剂在每个样品中的浓度；根据样品分析中化学剂浓度最高几种化学剂对应的支撑剂浓度阶梯确定支撑剂浓度范围；将确定的支撑剂浓度范围划分为若干支撑剂阶梯，通过重复上述步骤，得到区块或油藏最优支撑剂浓度。该方法能够有效解决了压裂作业中支撑剂浓度优化问题，实现了支撑剂浓度参数的最优化。

权利要求

1.一种采用化学剂优化支撑剂浓度的压裂设计优化方法，其特征在于，包括以下步骤；

S100，获得N个不同支撑剂浓度阶梯；

S200，根据确定的不同支撑剂浓度阶梯数量，给每个支撑剂浓度阶梯分配不同的化学剂；

S300，按照支撑剂浓度阶梯进行压裂施工，并在对应的支撑剂浓度阶梯加入对应化学剂；

S400，压裂结束后，连续跟踪监测取样、计量，直到返排结束；

S500，取样结束后，通过分析仪器对每个样品中每种化学剂的浓度进行分别测定，最后得每种化学剂在每个样品中的浓度；

S600，根据样品分析中化学剂浓度最高的1～2种化学剂对应的支撑剂浓度阶梯确定支撑剂浓度范围；

S700，将确定的支撑剂浓度范围划分为若干支撑剂阶梯，在同一区块或油藏的井的压裂设计中，通过重复上述S100至S600，得到区块或油藏最优支撑剂浓度。

2.根据权利要求1所述的一种采用化学剂优化支撑剂浓度的压裂设计优化方法，其特征在于，S100中，针对D井支撑剂浓度优化，支撑剂浓度从X～Y千克/方，得到N个不同支撑剂浓度阶梯X1、X2、X3…Xn，每个支撑剂浓度阶梯时间均为T；X、Y值为最小和最大支撑剂浓度；

针对H井支撑剂浓度优化，把水平段分为若干段或者将水平段的部分划分为若干段，每段设置1个支撑剂浓度阶梯，将各段的支撑剂浓度设置为不同D1、D2、D3…Dn。

3.根据权利要求1或2所述的一种采用化学剂优化支撑剂浓度的压裂设计优化方法，其特征在于，S100中，每个阶梯的时间长度、排量、压裂液类型一致。

4.根据权利要求1或2所述的一种采用化学剂优化支撑剂浓度的压裂设计优化方法，其特征在于，S100中，N值为地面可检测出的不同化学剂的种类。

5.根据权利要求1所述的一种采用化学剂优化支撑剂浓度的压裂设计优化方法，其特征在于，S400中，排液期间每0.5小时取一次样，排液结束后生产阶段每1～5天取一个样，样品量250ml～500ml；取样截止时间根据所选择的示踪剂在地面被检测出的时间确定。

6.根据权利要求1所述的一种采用化学剂优化支撑剂浓度的压裂设计优化方法，其特征在于，S500中，确定每种化学剂的浓度的方法如下：样品用P表示，不同的样品为P1、P2、P3…Pn；

浓度用C表示，样品P1中不同化学剂的浓度分别为CP1S1、CP1S2、CP1S3…CP1Sn、样品P2中不同化学剂的浓度分别为CP2S1、CP2S2、CP2S3…CP2Sn、依次类推样品Pn中不同化学剂的浓度分别为CPnS1、CPnS2、CPnS3…CPnSn；

每种化学剂的浓度为CS1、CS2、CS3…CSn；

计算公式为CSn= CP1Sn+ CP2Sn+CP3Sn+…+ CPnSn。

7.根据权利要求1所述的一种采用化学剂优化支撑剂浓度的压裂设计优化方法，其特征在于，S700，通过多次测试及矿产实践，得到支撑剂浓度范围接近储层需要最优值。

说明书

一种采用化学剂优化支撑剂浓度的压裂设计优化方法

技术领域

[0001] 本专利属于采油工程领域的工艺技术。主要涉及利用示踪剂优化支撑剂浓度的压裂方法，特别适用于低渗透、特低渗透及非常规油气储层压裂参数优化。

背景技术

[0002] 水力压裂技术作为一种有效的增产措施，在低渗透、特低渗透油藏及非常规油气等油藏开采过程中有着重要的作用。水力压裂时加沙浓度是否合理将直接影响压裂措施效果的有效性，长期性和经济性，决定了增产效果及作业的成败。目前压裂设计中最优的支撑剂浓度的确定主要有两种方法，一是利用压裂软件通过优化裂缝导流能力、裂缝综合伤害系数来取得最优的支撑剂浓度，受输入软件的参数准确性、操作软件人员的技术水平等因素影响，计算结果存在较大误差；二是采用现场经验确定，缺乏针对性，误差相对较大。

[0003] 例如，中国专利号“CN 201110450238”公开了一种支撑剂浓度优化的压裂设计优化方法，公开日为2015年02月04日，本发明涉及油田采油的一种工艺方法，是用于井下作业中常规压裂加砂程序优化的一种方法，特别是一种优化均匀铺置浓度的压裂设计方法。它通过先加入前置液，随后不间断的加入混砂液实现，其特征是：按照如下四个步骤进行，步骤一，确定液体效率η；步骤二，确定前置液量ν；步骤三，确定加砂梯度；步骤四，进行均匀铺置浓度泵注程序，先加入前置液，前置液量ν由步骤二确定，随后根据步骤三设计的加砂梯度，不间断的加入混砂液。该发明改变了以往单纯的依据施工经验的泵注方法，采用不同阶段砂液比上提速度不同均匀铺置浓度加砂程序，确保泵注安全的前提下提高了压裂设计的有效性和储层的改造程度。

[0004] 然而，上述专利技术种加砂梯度(即支撑剂浓度)的确定是依靠确定液体效率计算而来，而液体效率是需要通过应用软件对小型测试压裂进行分析确定，分析的结果受渗透率、孔隙度、岩石力学等多种输入参数影响较大，且人工模拟中的操作亦会对结果造成较大影响。针对渗透率小于1毫达西油气藏，压裂前置阶段液体滤失非常小，液体效率接近100％，所述专利技术的误差较大。

发明内容

[0005] 针对上述加砂浓度误差大的问题，本发明提出了一种采用化学剂优化压裂加砂浓度参数的压裂方法，该方法能够有效解决了压裂作业中支撑剂浓度优化问题，实现了支撑剂浓度参数的最优化。

[0006] 为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

[0007] 一种采用化学剂优化支撑剂浓度的压裂设计优化方法，包括以下步骤；

[0008] S100，获得N个不同支撑剂浓度阶梯；

[0009] S200，根据确定的不同支撑剂浓度阶梯数量，给每个支撑剂浓度阶梯分配不同的化学剂；

[0010] S300，按照支撑剂浓度阶梯进行压裂施工，并在对应的支撑剂浓度阶梯加入对应化学剂；

[0011] S400，压裂结束后，连续跟踪监测取样、计量，直到返排结束；

[0012] S500，取样结束后，通过分析仪器对每个样品中每种化学剂的浓度进行分别测定，最后得每种化学剂在每个样品中的浓度；

[0013] S600，根据样品分析中化学剂浓度最高的1～2种化学剂对应的支撑剂浓度阶梯确定支撑剂浓度范围；

[0014] S700，将确定的支撑剂浓度范围划分为若干支撑剂阶梯，在同一区块或油藏的井的压裂设计中，通过重复上述S100至S600，得到区块或油藏最优支撑剂浓度。

[0015] 作为本发明的进一步改进，S100中，针对D井支撑剂浓度优化，支撑剂浓度从X～Y千克/方，得到N个不同支撑剂浓度阶梯X1、X2、X3…Xn，每个支撑剂浓度阶梯时间均为T；X、Y值为最小和最大支撑剂浓度；

[0016] 针对H井支撑剂浓度优化，把水平段分为若干段或者将水平段的部分划分为若干段，每段设置1个支撑剂浓度阶梯，将各段的支撑剂浓度设置为不同D1、D2、D3…Dn。

[0017] 作为本发明的进一步改进，S100中，每个阶梯的时间长度、排量、压裂液类型一致。

[0018] 作为本发明的进一步改进，S100中，N值为地面可检测出的不同化学剂的种类。

[0019] 作为本发明的进一步改进，S400中，排液期间每0.5小时去一次样，排液结束后生产阶段没1～5天取一个样，样品量250ml～500ml；取样截止时间可根据所选择的示踪剂可在地面被检测出的时间确定。

[0020] 作为本发明的进一步改进，S500中，确定每种化学剂的浓度的方法如下：

[0021] 样品用P表示，不同的样品为P1、P2、P3…Pn；

[0022] 浓度用C表示，样品P1中不同化学剂的浓度分别为CP1S1、CP1S2、CP1S3…CP1Sn、样品P2中不同化学剂的浓度分别为CP2S1、CP2S2、CP2S3…CP2Sn、依次类推样品Pn中不同化学剂的浓度分别为CPnS1、CPnS2、CPnS3…CPnSn；

[0023] 每种化学剂的浓度为CS1、CS2、CS3…CSn；

[0024] 计算公式为CSn＝CP1Sn+CP2Sn+CP3Sn+…+CPnSn。

[0025] 作为本发明的进一步改进，S700，通过多次测试及矿产实践，得到支撑剂浓度范围接近储层需要最优值。

[0026] 与现有技术相比，本发明具有以下优点：

[0027] 本发明的优化方法改变了传统的通过压裂软件模拟计算及现场经验获取最优支撑剂浓度的方法，通过不同支撑剂浓度下压后产液的化学剂浓度测试，获取最优得支撑剂浓度参数，有效解决了压裂作业中支撑剂浓度优化问题，实现了支撑剂浓度参数的最优化，为低渗透油气藏压裂设计优化提供了一条新的途径。且本方法简单实用，可靠性高的特点。通过直观测试压后产液中化学剂浓度数据，直接获取最优的支撑剂浓度范围，通过多次测试后，可获得最优的支撑剂浓度。

[0028] 优选的，本发明针对不同化学剂性能稳定，互相间不发生物理化学反应，不与压裂液、酸液、地层流体，地层岩石等发生反应，返出浓度可真实反映储层压裂改造情况。

附图说明

[0029] 以下将结合附图对本发明做进一步详细说明。

[0030] 图1本发明一种采用化学剂优化支撑剂浓度的压裂设计优化方法流程图；

[0031] 图2直井/定向井中支撑剂浓度与化学剂对应图；

[0032] 图3水平井井中不同段支撑剂浓度与化学剂对应图。

具体实施方式

[0033] 为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，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的前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

[0034] 除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

[0035] 如图1所示，本发明一种采用化学剂优化支撑剂浓度的压裂设计优化方法，详细步骤如下：

[0036] 步骤一，设计出N个不同支撑剂浓度阶梯，每个阶梯的时间长度、排量、压裂液类型一致。

[0037] N值为地面可检测出的不同化学剂的种类，通常化学剂种类越多，可设置的支撑剂浓度阶梯越多，得到的结果越准确。

[0038] 步骤二，根据步骤一确定的不同支撑剂浓度阶梯数量，给每个支撑剂浓度阶梯分配不同的化学剂。

[0039] 步骤三，按照设计的支撑剂浓度阶梯进行压裂施工，并在对应的支撑剂浓度阶梯加入对应化学剂。

[0040] 步骤四，压裂结束后，连续跟踪监测取样、计量，直到返排结束。排液期间每0.5小时去一次样，排液结束后生产阶段没1～5天取一个样。

[0041] 取样截止时间可根据所选择的示踪剂可在地面被检测出的时间确定。

[0042] 步骤五，取样结束后，通过分析仪器对每个样品中每种化学剂的浓度进行分别测定，最后得每种化学剂在每个样品中的浓度。

[0043] 步骤六，根据样品分析中化学剂浓度最高的1～2种化学剂对应的支撑剂浓度阶梯确定支撑剂浓度范围。

[0044] 步骤七，将步骤六确定的支撑剂浓度范围，划分为若干(N个)支撑剂阶梯，在同一区块或油藏的井的压裂设计中，通过重复上述步骤一至步骤六，得到区块或油藏最优支撑剂浓度，指导压裂设计中支撑剂浓度优化。

[0045] 本发明原理为：

[0046] 在压裂设计中设计多个不同支撑剂浓度阶梯，并在每个支撑剂浓度阶梯中加入不同的化学剂，通过在压裂后测试不同化学剂返出的量，得出最优的支撑剂浓度，从而指导优化设计。

[0047] 下面实施例就本方法进行详细的说明。

[0048] 实施例1

[0049] D井(定向井\直井)支撑剂浓度优化

[0050] 步骤如下：

[0051] a、如图2所示，支撑剂浓度从X～Y千克/方，设计出N个不同支撑剂浓度阶梯(X1、X2、X3…Xn)，每个支撑剂浓度阶梯时间均为T；

[0052] X、Y值为最小和最大支撑剂浓度(一般可根据现场实际，初选取一个可操作的范围)；

[0053] b、根据步骤a确定的不同支撑剂浓度阶梯数量，给每个支撑剂浓度阶梯分配不同的化学剂S(S1、S2、S3…Sn)；

[0054] c、按照设计的支撑剂浓度阶梯进行压裂施工，并在对应的支撑剂浓度阶梯加入对应化学剂(X1对应S1，依次类推Xn对应Sn)；

[0055] d、压裂结束后，连续跟踪监测取样、计量，直到化学剂返排结束。排液期间每0.5小时去一次样，排液结束后生产阶段没1～5天取一个样，样品量250ml～500ml。

[0056] e、取样结束后，通过分析仪器对每个样品中每种化学剂的浓度进行分别测定，测试获取每种化学剂在每个样品中的浓度，最终确定每种化学剂的浓度。

[0057] 样品用P表示，不同的样品为P1、P2、P3…Pn。

[0058] 浓度用C表示，样品P1中不同化学剂的浓度分别为CP1S1、CP1S2、CP1S3…CP1Sn、样品P2中不同化学剂的浓度分别为CP2S1、CP2S2、CP2S3…CP2Sn、依次类推样品Pn中不同化学剂的浓度分别为CPnS1、CPnS2、CPnS3…CPnSn。

[0059] 每种化学剂的浓度为CS1、CS2、CS3…CSn

[0060] 计算公式为CSn＝CP1Sn+CP2Sn+CP3Sn+…+CPnSn

[0061] f、根据样品分析中化学剂浓度最高的2种化学剂对应的支撑剂浓度阶梯确定支撑剂浓度范围。最高的2个化学剂浓度为CSX、CSY,对应支撑剂浓度为XX～YY。

[0062] g、将步骤f确定的支撑剂浓度范围再划分为若干(N个)支撑剂阶梯，在同一区块或油藏选1口井进行压裂优化设计，通过重复上述步骤a至f，得到区块或油藏最优支撑剂浓度，指导该区块或油藏压裂设计中支撑剂浓度优化。

[0063] 通过多次测试及矿产实践，最优支撑剂浓度范围由最初的X～Y千克/方优化到XX～YY，得到的支撑剂浓度范围接近储层需要最优值。

[0064] 实施例2

[0065] H井(水平井井)支撑剂浓度优化

[0066] 步骤如下：

[0067] a、如图3所示，把水平段分为若干段(n段)或者将水平段的部分划分为若干段，每段设置1个支撑剂浓度阶梯，将各段的支撑剂浓度设置为不同(D1、D2、D3…Dn)[0068] b、根据步骤a确定的段数，给每段分配不同的化学剂S(S1、S2、S3…Sn)；

[0069] c、按照设计的支撑剂浓度阶梯进行压裂施工，并在对应的段加入对应化学剂(第一段对应S1，依次类推第n段对应Sn)；

[0070] d、水平井压裂结束后，连续跟踪监测取样、计量，直到化学剂返排结束。排液期间每0.5小时去一次样，排液结束后生产阶段没1～5天取一个样，样品量250ml～500ml。

[0071] e、取样结束后，通过分析仪器对每个样品中每种化学剂的浓度进行分别测定，测试获取每种化学剂在每个样品中的浓度，最终确定每种化学剂的浓度。

[0072] 样品用P表示，不同的样品为P1、P2、P3…Pn。

[0073] 浓度用C表示，样品P1中不同化学剂的浓度分别为CP1S1、CP1S2、CP1S3…CP1Sn、样品P2中不同化学剂的浓度分别为CP2S1、CP2S2、CP2S3…CP2Sn、依次类推样品Pn中不同化学剂的浓度分别为CPnS1、CPnS2、CPnS3…CPnSn。

[0074] 每种化学剂的浓度为CS1、CS2、CS3…CSn

[0075] 计算公式为CSn＝CP1Sn+CP2Sn+CP3Sn+…+CPnSn

[0076] f、根据样品分析中化学剂浓度最高的1～2种化学剂对应压裂段，确定最优的支撑剂浓度范围。最高的2个化学剂浓度为CSX、CSY,对应的压裂段为第X段、第Y段，对应最优支撑剂浓度为XX～YY。

[0077] g、将步骤f确定的支撑剂浓度范围再划分为若干(N个)支撑剂阶梯，将同一水平井水平段长的剩余部分划分为若干段或在同一区块或油藏选1口水平井的水平段分为若干段进行压裂优化设计，通过重复上述步骤a至f，得到最优支撑剂浓度，指导该区块或油藏水平井压裂设计。

[0078] 通过多次测试及矿产实践，得到支撑剂浓度范围接近储层需要最优值。

[0079] 需要说明的是，在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的和区别类似的对象，两者之间并不存在先后顺序，也不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

[0080] 应该理解，以上描述是为了进行图示说明而不是为了进行限制。通过阅读上述描述，在所提供的示例之外的许多实施例和许多应用对本领域技术人员来说都将是显而易见的。因此，本教导的范围不应该参照上述描述来确定，而是应该参照前述权利要求以及这些权利要求所拥有的等价物的全部范围来确定。出于全面之目的，所有文章和参考包括专利申请和公告的公开都通过参考结合在本文中。在前述权利要求中省略这里公开的主题的任何方面并不是为了放弃该主体内容，也不应该认为申请人没有将该主题考虑为所公开的发明主题的一部分。