基于地质工程一体化的多段压裂裂缝识别方法

技术领域

本发明涉及石油与天然气勘探开发技术领域，特别是涉及到一种基于地质工程一体化的多段压裂裂缝识别方法。

背景技术

石油是一种重要的基础能源，随着经济的高速发展，我国对石油的需求量日益增多。然而，近年来中国石油资源劣质化和油气开发对象复杂化趋势明显，油气勘探开发工程作业难度越来越大，再加上当前油价的持续低迷，使效益勘探开发的挑战显得更为突出，地质工程一体化工作思路的提出及尝试，显现了新的生机，为诸多复杂的油气藏效益勘探开发带来了新的希望。地质工程一体化，就是围绕提高平均单井产能这个关键问题，以三维模型为核心、以地质—储层综合研究为基础，在油气藏勘探开发的不同阶段，针对遇到的关键性挑战，开展具有前瞻性、针对性、预测性、指导性、实效性和时效性的动态研究和及时应用。

多段压裂在致密油气和页岩油气开发中的应用广泛，目前，压裂效果检测最直观的方法就是井下微地震方法，获得压裂缝的高度、宽度、改造体积等重要参数。而实际储层中的压裂缝是否和微地震解释的一样，也没有实物证据。所以现场实际中，压裂后形成的缝网的精细描述成为了致密油藏开发乃至其他非常规油气资源开发的难点问题，它决定了压裂后的效果评价和预测生产动态的准确性。多段压裂施工作业中，通常在压裂液中分步注入不同的示踪剂以注入到不同的压裂层段，示踪剂随着压裂液一起进入裂缝中进行渗流。压裂施工结束后，示踪剂又会随着压裂液和后期的开井生产进行返排，在地面进行示踪剂的浓度数据定期采样，通过对产出的流体中所含的示踪剂样品进行分类化验和浓度测量，就可以得到示踪剂的返排浓度随时间变化的关系曲线。由于压后裂缝的不同特征参数会导致不同的示踪剂返排浓度曲线，所以示踪剂的返排浓度曲线也在一定程度蕴含了压后裂缝的参数特征。

因此，为了方便快捷的通过压裂示踪剂返排曲线明确储层特征、裂缝参数和产能，在油藏的现场实际应用中，有必要使用工程一体化的思路，将压裂示踪剂返排曲线与地质参数、压裂工艺结合起来，形成一种基于地质工程一体化的多段压裂裂缝识别方法。

在申请号：CN201811305992.3的中国专利申请中，涉及到一种水平井一段多簇压裂裂缝条数诊断方法，其方法为：第一步：收集区块内与水平井同层的储层发育特征相同压裂井的基础资料；第二步：建立基于测井数据的破裂压力计算模型；第三步：利用第二步获得的破裂压力预测模型对一段多簇的压裂点进行破裂压力预测；第四步：通过测试压裂的压降数据分析判断裂缝的闭合时间、闭合压力及裂缝滤失特征信息；第五步：利用PT或Stimplan压裂软件，对测试压裂采集到的施工数据进行G函数分析，第六步：判断一段多簇压裂的裂缝开启及延伸情况，便于指导其余压裂段的设计优化。

在申请号：CN201710319039.3的中国专利申请中，涉及到一种基于岩心的裂缝连续表征方法，基于实测岩心裂缝中心深度、长度、开度、充填程度及充填物、倾角及岩心直径等关键参数，确定测量精度，设计基于单位岩心长度和相关参数的裂缝发育程度计算方法，进而对裂缝发育程度进行连续定量表征，提高岩心裂缝密度和面缝率的计算精度。

在申请号：CN201811146295.8的中国专利申请中，涉及到种致密油水平井立体缝网簇网压裂优化方法，属于致密油勘探开发技术领域。该方法首先根据裂缝不同形态进行分类；然后根据裂缝分布及发育特征进行参数表征；推导不同缝网形态等效渗透率表达式；再建立不同渗流缝网产能的理论模型；计算不同缝网形态对产能的影响；最后根据产能影响因素分析选择最佳压裂形式。

以上现有技术均与本发明有较大区别，未能解决我们想要解决的技术问题，为此我们发明了一种新的基于地质工程一体化的多段压裂裂缝识别方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种为现场压裂井示踪剂返排曲线的解读提供了一种合理的分析方式的基于地质工程一体化的多段压裂裂缝识别方法。

本发明的目的可通过如下技术措施来实现：基于地质工程一体化的多段压裂裂缝识别方法，该基于地质工程一体化的多段压裂裂缝识别方法包括：

步骤1：分析示踪剂返排曲线的特征，划分示踪剂返排曲线类型；

步骤2：划分储层类型，建立不同裂缝形态下的示踪剂返排模型，明确返排曲线与裂缝参数的对应关系；

步骤3：建立起基于压裂示踪剂返排曲线的综合解释方法，分析地层油藏特征、得出裂缝参数，并进行产能评价及预测；

步骤4：形成基于地质工程一体化的多段压裂裂缝识别方法，并应用于实际压裂示踪剂返排曲线的综合分析。

本发明的目的还可通过如下技术措施来实现：

在步骤1中，根据现场大量压裂示踪剂返排曲线的收集与分析，将现场示踪剂返排曲线划分为单峰正态型示踪剂曲线、单峰抛物线型示踪剂曲线、多峰型示踪剂曲线、宽台型示踪剂曲线四类。

在步骤1中，在单一为主的裂缝渗流系统中，压后的返排阶段，由于示踪剂的主要渗流通道为单一裂缝，所以示踪剂快速产出，在短期内示踪剂浓度迅速升高，同时又迅速下降，表现为单峰形态，单一大裂缝为主的示踪剂返排浓度曲线波峰更加尖锐，呈现为一种尖峰型的单峰型曲线，此种示踪剂返排曲线被划分为单峰正态型示踪剂曲线。

在步骤1中，在大裂缝和微裂缝均较多的裂缝系统中，返排开始后，由于大裂缝的导流能力很高，裂缝内的示踪剂早于微裂缝产出，所以初始见示踪剂浓度迅速升高，后期开始逐渐下降，但是由于微裂缝中的示踪剂产出的补偿作用，浓度下降速度相较于上面单峰曲线较慢，返排时间更长，整体示踪剂浓度曲线呈现为单峰抛物线型，此种示踪剂返排曲线划被分为单峰抛物线型示踪剂曲线。

在步骤1中，当裂缝相对均匀推进时，示踪剂返排时浓度先增高，但示踪剂在裂缝中均匀推进，所以会形成一个小平台，所以在浓度曲线上表现为宽台型示踪剂曲线，此种示踪剂返排曲线被划分为宽台型示踪剂曲线。

在步骤1中，当交互式差异性裂缝进行同时渗流返排时，示踪剂返排结果受到差异性裂缝的共同影响，所以在浓度曲线上表现为多峰型曲线，此种示踪剂返排曲线被划分为多峰型示踪剂曲线。

在步骤2中，划分储层类型，建立不同裂缝形态下的示踪剂返排模型，对不同裂缝形态下的不同储层进行模拟研究，建立示踪剂返排曲线与储层类型一一对应关系，明确返排曲线与裂缝参数的对应关系。

在步骤2中，将地层划分为致密储层和不同孔隙度渗透率的三种特低渗储层，根据现场压裂情况，将裂缝形态划分为“X”型体积裂缝、“Y”型体积裂缝、典型体积裂缝、“空竹”型体积裂缝、高导流主裂缝五种裂缝形态。

在步骤2中，致密储层是孔隙度5％+气测渗透率0.1md；三类特低渗储层是孔隙度8％+气测渗透率1md、孔隙度13％+气测渗透率5md、孔隙度16％+气测渗透率10md。

在步骤2中，刻画五种裂缝形态，对不用裂缝形态下的这四种油藏进行油井压裂模拟，然后对示踪剂返排曲线进行分析，建立示踪剂返排曲线与储层类型一一对应关系，明确裂缝形态与示踪剂返排曲线的对应关系。

在步骤3中，做出各示踪剂浓度与产出液关系，建立基于压裂示踪剂返排曲线的综合解释方法，对示踪剂产出浓度进行解释，获得裂缝半长、裂缝渗透率、主缝宽度等裂缝参数以及产油、产气量、产水量，进行产能预测及评价。

在步骤3中，建立“Y”、“X”、典型、“空竹”形体积缝网、高导流主裂缝这五种不同裂缝形态分别对应的示踪剂返排数学模型；利用MATLAB建立高斯曲线回归方程，采用优化算法，对现场示踪剂浓度监测曲线进行高斯拟合，从而得到示踪剂返排曲线高斯方程；将得到的高斯方程与所建立的示踪剂返排数学模型进行理论方程反演拟合，从而获得裂缝半长、裂缝渗透率、主缝宽度等裂缝参数，结合储层参数，得到该井产油、产气量、产水量。

在步骤4中，根据步骤1-3所得认识进行归纳总结，形成压裂示踪剂返排曲线与油藏特征、裂缝形态、裂缝参数的关系图版，最后得到一种基于地质工程一体化的多段压裂裂缝识别方法，并应用于实际压裂示踪剂返排曲线的综合分析。

本发明中的基于地质工程一体化的多段压裂裂缝识别方法误差小、应用方便，对后续相似井层的致密油藏压裂工作有重要指导作用。本发明的有益效果为：①理论分析示踪剂返排曲线的特征，将现场压裂示踪剂返排曲线划分为单峰正态型示踪剂曲线、单峰抛物线型示踪剂曲线、多峰型示踪剂曲线、宽台型示踪剂曲线四类。②根据现场测井数据，将研究储层划分为四类，即致密储层(孔隙度5％+气测渗透率0.1md)和三类特低渗储层(孔隙度8％+气测渗透率1md、孔隙度13％+气测渗透率5md、孔隙度16％+气测渗透率10md)。考虑现场压裂技术，将压裂后的裂缝形态划分为“X”型体积裂缝、“Y”型体积裂缝、典型体积裂缝、“空竹”型体积裂缝、高导流主裂缝五种裂缝形态。③建立起基于压裂示踪剂返排曲线的综合解释方法，分析地层油藏特征、得出裂缝参数，并进行产能评价及预测。④形成一种基于地质工程一体化的多段压裂裂缝识别方法，并应用于实际压裂示踪剂返排曲线的综合分析，从而评价压裂效果，指导压裂设计。

附图说明

图1为本发明的一具体实施例中不同类型的示踪剂返排曲线的示意图；

图2为本发明的一具体实施例中不同类型的裂缝形态的示意图；

图3为本发明的一具体实施例中油藏地质特征与压裂示踪剂返排曲线关系图版；

图4为本发明的基于地质工程一体化的多段压裂裂缝识别方法的一具体实施例的流程图；

图5为现场多段压裂示踪剂的返排曲线1的示意图；

图6为现场多段压裂示踪剂的返排曲线2的示意图；

图7为现场多段压裂示踪剂的返排曲线3的示意图。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作和/或它们的组合。

如附图4所示，附图4为本发明的基于地质工程一体化的多段压裂裂缝识别方法的流程图。

步骤(101)：分析示踪剂返排曲线的特征，划分示踪剂返排曲线类型。

根据现场大量压裂示踪剂返排曲线的收集与分析，将现场示踪剂返排曲线划分为单峰正态型示踪剂曲线、单峰抛物线型示踪剂曲线、多峰型示踪剂曲线、宽台型示踪剂曲线四类。

步骤(102)：划分储层类型，建立不同裂缝形态下的示踪剂返排模型，对不同裂缝形态下的不同储层进行模拟研究，建立示踪剂返排曲线与储层类型一一对应关系，明确返排曲线与裂缝参数的对应关系。

将地层划分为致密储层和不同孔隙度渗透率的三种特低渗储层，根据现场压裂情况，将裂缝形态划分为“X”型体积裂缝、“Y”型体积裂缝、典型体积裂缝、“空竹”型体积裂缝、高导流主裂缝五种裂缝形态；刻画五种裂缝形态，对不用裂缝形态下的这四种油藏进行油井压裂模拟，然后对示踪剂返排曲线进行分析，建立示踪剂返排曲线与储层类型一一对应关系，明确裂缝形态与示踪剂返排曲线的对应关系。

步骤(103)：建立起基于压裂示踪剂返排曲线的综合解释方法，分析地层油藏特征、得出裂缝参数，并进行产能评价及预测。

做出各示踪剂浓度与产出液关系，建立基于压裂示踪剂返排曲线的综合解释方法，对示踪剂产出浓度进行解释，获得裂缝半长、裂缝渗透率、主缝宽度等裂缝参数以及产油(气)量、产水量，进行产能预测及评价。

步骤(104)：形成基于地质工程一体化的多段压裂裂缝识别方法，并应用于实际压裂示踪剂返排曲线的综合分析。

根据步骤(101)、步骤(102)、步骤(103)所得认识进行归纳总结，形成压裂示踪剂返排曲线与油藏特征、裂缝形态、裂缝参数的关系图版，最后得到一种基于地质工程一体化的多段压裂裂缝识别方法，并应用于实际压裂示踪剂返排曲线的综合分析。

以下为应用本发明的几个具体实施例。

实施例1

步骤(1)：根据现场大量压裂示踪剂返排曲线的收集与分析，现场示踪剂返排曲线可以分为以下四类，即单峰正态型示踪剂曲线、单峰抛物线型示踪剂曲线、多峰型示踪剂曲线、宽台型示踪剂曲线，如附图1所示。

在单一为主的裂缝渗流系统中，压后的返排阶段，由于示踪剂的主要渗流通道为单一裂缝，所以示踪剂快速产出，在短期内示踪剂浓度迅速升高，同时又迅速下降，表现为单峰形态，单一大裂缝为主的示踪剂返排浓度曲线波峰更加尖锐，呈现为一种尖峰型的单峰型曲线；在大裂缝和微裂缝均较多的裂缝系统中，返排开始后，由于大裂缝的导流能力很高，裂缝内的示踪剂早于微裂缝产出，所以初始见示踪剂浓度迅速升高，后期开始逐渐下降，但是由于微裂缝中的示踪剂产出的补偿作用，浓度下降速度相较于上面单峰曲线较慢，返排时间更长，整体示踪剂浓度曲线呈现为单峰抛物线型；当裂缝相对均匀推进时，示踪剂返排时浓度先增高，但示踪剂在裂缝中均匀推进，所以会形成一个小平台，所以在浓度曲线上表现为宽台型示踪剂曲线；当交互式差异性裂缝进行同时渗流返排时，示踪剂返排结果受到差异性裂缝的共同影响，所以在浓度曲线上表现为多峰型曲线；

步骤(2)：根据现场测井数据，将研究储层划分为四类，即致密储层(孔隙度5％+气测渗透率0.1md)和三类特低渗储层(孔隙度8％+气测渗透率1md、孔隙度13％+气测渗透率5md、孔隙度16％+气测渗透率10md)。不同类型储层物性参数汇总表如表1所示：

表1不同类型储层物性参数汇总表

根据现场压裂情况，将裂缝形态划分为“X”型体积裂缝、“Y”型体积裂缝、典型体积裂缝、“空竹”型体积裂缝和高导流主裂缝五种裂缝形态。刻画五种裂缝形态，刻画出的裂缝形态如附图2所示。其中不同体积缝网的几何参数如表2所示：

表2不同体积缝网的几何参数表

对不同裂缝形态下的这四种油藏进行油井水力压裂模拟，所用油藏地质特征参数均使用某油田现场实际参数，其中自定义“TRACER”这个组分当做示踪剂通过注入井注入地层，关井10天后开井生产，在生产过程中观察“TRACER”组分的浓度变化，绘制返排曲线，其中储层与缝网组合设计表共20组如表3所示：

表3储层与缝网组合设计表

通过对返排曲线进行分析(截取返排后平缓的一段判别储层类型、从曲线形态判定裂缝形态)发现：

(1)当平缓处的示踪剂返排浓度在0％～0.05％时，储层类型为致密储层(孔隙度5％+气测渗透率0.1md)；当平缓处的示踪剂返排浓度在0.05％～0.1％时，储层类型为特低渗储层(孔隙度8％+气测渗透率1md)；当平缓处的示踪剂返排浓度在0.1％～0.15％时，储层类型为特低渗储层(孔隙度13％+气测渗透率5md)；当平缓处的示踪剂返排浓度在0.15％～0.2％时，储层类型为特低渗储层(孔隙度16％+气测渗透率10md

(2)“X”型体积裂缝对应的曲线形态是单峰宽台正态型曲线；“Y”型体积裂缝对应的曲线形态是多峰(正态型+抛物线型)型曲线；典型体积裂缝对应的曲线形态是单峰宽台抛物线型曲线(宽台向右倾斜)；“空竹”型体积裂缝对应的曲线形态是单峰宽台抛物线型曲线(宽台向左倾斜)；高导流主裂缝对应的曲线形态是单峰正态型曲线。

步骤(3)：建立起基于压裂示踪剂返排曲线的综合解释方法，对某油田压裂示踪剂返排曲线进行反演拟合分析，得到五类压裂裂缝的渗透率、半缝长、主缝带宽和改造体积，以及产油(气)量、产水量。

建立“Y”、“X”、典型、“空竹”形体积缝网、高导流主裂缝这五种不同裂缝形态分别对应的示踪剂返排数学模型；利用MATLAB建立高斯曲线回归方程，采用优化算法，对现场示踪剂浓度监测曲线进行高斯拟合，从而得到示踪剂返排曲线高斯方程；将得到的高斯方程与所建立的示踪剂返排数学模型进行理论方程反演拟合，从而获得裂缝半长、裂缝渗透率、主缝宽度等裂缝参数，结合储层参数，得到该井产油(气)量、产水量。

步骤(4)：根据步骤(1)、步骤(2)、步骤(3)对20组不同的实际压裂示踪剂返排曲线进行综合分析总结，得到不同储层所对应的的不同裂缝的裂缝渗透率、半缝长、主缝带宽和改造体积，以及产油(气)量，如表4所示。最后形成压裂示踪剂返排曲线与油藏特征、裂缝形态、裂缝参数的关系图版，如附图3所示。

表4五类体积缝网几何参数表

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对现场多段压裂示踪剂的返排曲线1，如附图5，首先根据压裂段数将示踪剂返排曲线分为相应几段，然后对每段的示踪剂返排曲线形状和返排后平缓处的示踪剂返排浓度进行分析，从而判断压裂后裂缝形态和储层类型，再根据附图3的图版从而得到裂缝半长，主缝缝宽，主缝导流能力和改造体积。

实施例2：

如实施例1所述，操作步骤一致，所不同的是步骤(4)中现场多段压裂示踪剂的返排曲线2，如附图6所示。

实施例3：

如实施例1所述，操作步骤一致，所不同的是步骤(4)中现场多段压裂示踪剂的返排曲线3，如附图7所示。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域技术人员来说，其依然可以对前述实施例记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。除说明书所述的技术特征外，均为本专业技术人员的已知技术。