水力压裂实时跟踪与优化分析系统研究与设计

发布时间：2020-07-03 17:14

【摘要】：拥有分布广、储量大的低渗透油气储层是我国石油天然气资源分布的显著特征。水力压裂在增产改造老油气储层,稳定高效地开发低渗透油气层以及以及提升单井油气产量等方面一直起着最核心的作用。由于技术条件限制,在国内大多数压裂现场施工过程中,缺乏实时掌握压裂裂缝实时延伸情况的有效手段,施工人员仅依靠施工经验根据实时采集的压裂施工数据对压裂效果进行分析诊断,采用这种人工经验方法极大地提高了压裂施工风险。而且由于压裂施工作业区域常处于通信设施不够完善的偏僻地带,实时采集到的压裂施工数据无法远程实时传输至后方的压裂指挥基地,导致技术人员在基地无法了解到现场的状况。鉴于此本文在对国内外压裂技术现状广泛调研的基础上,根据对压裂施工机理、施工工艺及造缝机理的进一步调研,提出一种适用于国内大部分压裂井施工现状的裂缝延伸状态实时跟踪及压裂优化分析的技术,根据上述的研究开发出相应的软件系统和数据库。本文取得成果如下:1、通过对压裂施工的基本原理和其作业过程的广泛研究,以及对压裂过程中造缝机理调研的基础上,总结出本文设计的水力压裂实时跟踪与优化分析系统所需要的压裂施工、裂缝计算分析与压裂优化分析所需实时采集的各项参数;2、基于对压裂造缝机理的研究,分析研究适用于压裂现场的压裂裂缝延伸模型。在压裂压力解释分析算法的研究基础上建立了裂缝实时计算分析模型,实现了在压裂过程中对裂缝延伸状态的实时跟踪。3、根据对回归分析技术研究,建立了一套适用于压裂现场的压裂优化分析模型,从而可以根据排量和砂比工程参数数据而得到的实时反演油压值与实测油压值的实时对比,进而实现对压裂施工设计效果的实时评估。4、通过调研现阶段国内压裂施工数据采集现状,设计开发出适用于压裂仪表车的两种压裂实时数据采集方式,利用3G无线网络技术远程实时传输实时采集到的压裂施工数据。并根据井场配套的硬件设备开发出一套完整的压裂数据实时采集与远程传输系统模块,实现了井场与基地的数据共享。5、针对压裂过程中产生的大量多源数据,设计开发出与本系统相配套的网络数据库,可同时应用于现场工控机和基地,实现了数据的集中管理和分布应用。6、根据对整个系统的总体方案设计和各个模块的架构设计,利用SQL建立配套压裂数据库所需数据表,并利用C#.NET编程语言对一整套软件系统进行开发,进而实现对压裂施工过程的现场与远程一体化实时跟踪与优化分析的设计目标。本文开发的水力压裂实时跟踪与优化分析系统已在辽河油田长城钻探公司的野外压裂井现场应用10 口。应用结果显示该系统运行良好、性能稳定,能满足压裂现场的实际需求。
【学位授予单位】：西南石油大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TE357.1
【图文】：

国内外发展现状逡逑目前国外对压裂施工过程实时监控主要是使用以哈里伯顿、威德福以及斯伦贝司为业界主要代表研发的压裂监控系统，这些系统主要是针对于压裂施工过程的，同时利用先进技术手段对裂缝进行实时监控和分析评价。逡逑．１国外发展现状逡逑１．哈里伯顿ＦｒａｃＴｒａｃ压裂监控技术逡逑２００８年１２月，哈里伯顿进行了一轮技术收购，目标是Ｐｉｎｎａｃｌｅ公司，从其中获Ｔｒａｃ裂缝监测技术，其大致施工界面如图１－１所示。哈里伯顿公司的ＦｒａｃＴｒａｃ裂术主要对井下裂缝监测从而来实现对整个压裂施工过程的监测诊断，其原理是传输井下微地震情况，通过实时传输过来的微地震数据来诊断压裂方位及规模，同时对裂缝的三维形态如方位、缝高、长度等形态进行实时监测，并显示出裂缝工过程中的各阶段的延伸状态。利用施工曲线自动进行判别风险。该技术对验压裂段目的储层覆盖范围、压裂施工措施的优化、压裂规模、以及压裂开发方设计等提供了科学有效的手段［１２＿１５］。逡逑

过程以模拟动画的方式显示在ＦｒａｃＭａｐ压裂监测系统相应界面上。并依据裂缝延伸的规逡逑律和实时情况，对风险进行实时诊断。该系统的优点是可以缩短监测时间，进一步降低逡逑监测成本｜１６＂１７］。威德福ＦｒａｃＭａｐ压裂监测技术如图１－２所示：逡逑霸—名Ｊ」逡逑＼＼Ｍ逦＾逦ｊ逡逑ＥＳＧ邋Ｆｉｃｓｕｔｔｓ邋—邋Ｃｏｔｏｕｒ＾ｄ邋ｂｙ邋Ｓｔａｇｅ逡逑ｆ邋着：５３Ｓ：逦Ｃｎ？＊＾Ｓ？ｃｔｆｏｎ邋Ｖｆ９Ｗ逦？Ｓｇ逡逑？一ｉ暑班逦ｔ邋－５逦》叐？厏栧义弦粊咤危垮危慑呜�」“逦ｊ逦＼ｗ％＾逡逑ＩＩＩ逡逑图１－２威德福ＦｒａｃＭａｐ压裂监测技术示意图逡逑３．斯伦贝谢公司ＳｔｉｍＭＡＰ邋ＬＩＶＥ系统逡逑九年前，著名油服集团斯伦贝谢公司开发了压裂实时监控技术：ＳｔｉｍＭＡＰ邋ＬＩＶＥ系统，逡逑该款系统包括集成数据、裂缝可视化成像、勘探设计、风险分析、微地震实时自动化监逡逑测与３Ｄ定位等功能。同时，装备了超低噪声电子仪器以及微地震检波器加速度计，通逡逑过布置无源地震检波器阵列，去探测邻井中微地震情况，分析获取到的信号和数据，进逡逑行三维空间定位，同时绘制裂缝产生时的图像进行压裂裂缝实时监测。通过以上操作，逡逑该系统能够迅速地量化评估压裂施工过程，在半分钟内提供监测结果；另一方面，系统逡逑还能科学地对水力压裂裂缝系统进行阐述，优化了其检测的准确性，完成了压裂施工整逡逑个阶段的准确监控，从而优化压裂方案，提高压裂施工效率和油气采收率，特别是针对逡逑非常规气藏的二次压裂能够使开发成本大大降低１１８２ｔ）］。该系统如图１－３所示。逡逑ｉｍ邋故逦ｒ＾＿４３Ｋｌｎ�

本文编号：2739942