有效
基于压裂停泵后光纤应变监测的裂缝反演优化方法
陈铭、胡兴宇、郭天魁、刘拥赞、周彤、唐金、蒲景阳、王子昂
中国石油大学(华东)
摘要
本发明公开了一种基于压裂停泵后光纤应变监测的裂缝反演优化方法,涉及涉及油气田开采技术领域,包括基于压裂停泵后的光纤应变数据,确定滤失系数和裂缝完全闭合时间;根据所述滤失系数,确定地层滤失特性;根据确定的地层滤失特性,调整压裂液体系、施工排量;根据确定的所述裂缝完全闭合时间,调整泵注时间。
1.一种基于压裂停泵后光纤应变监测的裂缝反演优化方法,其特征在于,包括:基于压裂停泵后的光纤应变数据,确定滤失系数和裂缝完全闭合时间;根据所述滤失系数,确定地层滤失特性;根据确定的地层滤失特性,调整压裂液体系、施工排量;根据确定的所述裂缝完全闭合时间,调整泵注时间;其中,所述基于压裂停泵后的光纤应变数据,确定滤失系数和裂缝完全闭合时间的步骤,包括:获取邻井监测场景下的低频DAS系统获取的轴向应变观测数据ε,并绘制轴向应变观测数据与时间的瀑布图,根据所述瀑布图确定裂缝碰到光纤的时刻;根据压裂停泵后的光纤应变数据,计算裂缝碰到光纤位置的裂缝宽度,其中压裂停泵是在裂缝碰到光纤的时刻之后进行;根据计算出的裂缝宽度、以及停泵后滤失体积与裂缝体积的变化量相等,绘制压裂停泵后裂缝宽度与停泵时间的关系曲线;根据绘制的关系曲线、以及直线技术,求斜率得到滤失系数;根据停泵时刻的裂缝宽度、以及滤失系数,计算裂缝完全闭合时间;所述根据计算出的裂缝宽度、以及停泵后滤失体积与裂缝体积的变化量相等,绘制压裂停泵后裂缝宽度与停泵时间的关系曲线;根据绘制的关系曲线、以及直线技术,求斜率得到滤失系数的步骤,包括:假定裂缝停泵后缝长L不变,仅缝宽w衰减,裂缝停泵后滤失体积为: ;(5)V为裂缝停泵后滤失体积;t p 为裂缝停泵时刻;t为裂缝停泵后某时刻;Q L 为滤失速率;其中,滤失速率的计算公式如下: ;(6)C L 为滤失系数;H为裂缝高度;A为停泵后某时刻的裂缝面积;t 0 (x)为x位置开始滤失的时刻;假定裂缝缝长L幂律时间变化,即 ;(7)a为裂缝扩展系数;t P (L)为x=L位置开始滤失的时刻;将式(6)和式(7)联立,得到: ;(8)当a=1时, ;(9)令 , ,则式(9)转变为: ;(10)根据停泵后滤失体积与裂缝体积的变化量相等,得到: ;(11)其中, ;△t为停泵时刻;V f 为裂缝体积; 为平均裂缝宽度; 为裂缝停泵时刻的裂缝宽度;根据 得到: ;(12)根据 ,令k 1 =1,绘制裂缝停泵后 与 的关系曲线,求斜率k,计算公式如下: ;(13)根据计算出的斜率k,计算滤失系数C L ,计算公式如下: ;(14)所述根据停泵时刻的裂缝宽度、以及滤失系数,计算裂缝完全闭合时间的步骤,包括:裂缝停泵时刻裂缝体积为: ;(15)裂缝停泵阶段滤失总体积为: ;(16)根据停泵后滤失体积与裂缝体积的变化量相等,V f 与V L 相等,得到: ;(17)根据式(17),得到裂缝完全闭合时间为: ;(18)V f 为裂缝停泵时刻裂缝体积:V L 为裂缝停泵阶段滤失总体积:A P 为裂缝停泵时刻裂缝面积;t c 为裂缝完全闭合时间;C L 为滤失系数。
2.如权利要求1所述的基于压裂停泵后光纤应变监测的裂缝反演优化方法,其特征在于,所述根据所述瀑布图确定裂缝碰到光纤的时刻的步骤,包括:在所述瀑布图上根据光纤深度轴,寻找异常信号的起始位置并确定对应的光纤深度点;沿着瀑布图上的时间轴,识别出光纤应变信号由背景噪声首次转变为清晰连续的一条亮线或亮带的时间点,即为裂缝碰到光纤的时刻。
3.如权利要求1所述的基于压裂停泵后光纤应变监测的裂缝反演优化方法,其特征在于,所述根据压裂停泵后的光纤应变数据,计算裂缝碰到光纤位置的裂缝宽度的步骤,包括:根据压裂停泵后的光纤应变数据,利用迭代正则算法,计算裂缝碰到光纤位置的裂缝宽度;其中,正则化反演模型为: ;(1)其中,w为待求解的裂缝碰到光纤位置的裂缝宽度;ε为光纤应变数据;λ为正则化系数;L 1 为正则化矩阵;G为光纤应变的正演算子,大小为M×N;其中,光纤应变数据的计算公式为: ;(2)z为光纤方向坐标;L g 为光纤标距;μ为位移;u j 为位移不连续单元j在光纤轴向产生的位移;G的计算公式为: ;(3)V k 为参数空间中的正交基;U k+1 为数据空间中的正交基;B k 为小型双对角矩阵;在子空间中定义小规模正则化优化问题为: ;(4)y k 为子空间系数;L k =L 1 V k 为正则化矩阵在子空间内的投影; 为观测数据的2-范数;其中待求解的裂缝碰到光纤位置的裂缝宽度的最终解通过 映射回全局参数空间。
4.如权利要求3所述的基于压裂停泵后光纤应变监测的裂缝反演优化方法,其特征在于,根据缝尖宽度为0的边界约束,将L 1 设置为: 。
5.如权利要求1所述的基于压裂停泵后光纤应变监测的裂缝反演优化方法,其特征在于,所述根据所述滤失系数,确定地层滤失特性的步骤,包括:将地层滤失特性分为特低滤失地层、低滤失地层、中等滤失地层、高滤失地层、特高滤失地层;当滤失系数C L <4×10 -5 m·min 0.5 时,确定地层滤失特性分为特低滤失地层;当滤失系数4×10 -5 m·min 0.5 <C L <8×10 -5 m·min 0.5 时,确定地层滤失特性分为低滤失地层;当滤失系数8×10 -5 m·min 0.5 <C L <2×10 -4 m·min 0.5 时,确定地层滤失特性分为中等滤失地层;当滤失系数2×10 -4 m·min 0.5 <C L <6×10 -4 m·min 0.5 时,确定地层滤失特性分为高滤失地层;当滤失系数C L ≥6×10 -4 m·min 0.5 时,确定地层滤失特性分为特高滤失地层。




