砂岩裂缝改造方式的评定方法和评定装置

技术领域

本发明涉及油气开采工程技术领域，尤其涉及一种砂岩裂缝改造方式的评定方法和评定装置。

背景技术

目前，裂缝性油气储层包括了致密砂岩、碳酸盐岩和泥页岩储层等，已经成为油气田开发中占据重要地位的一类油藏，其储量和产油量都占有相当大的比例。裂缝性油气藏中的裂缝是油气存储的重要场所，裂缝的检测和改造是当前油气储藏的研究热点。

在低产裂缝性致密砂岩储层的改造中，常用的改造方式包括低强度的酸化改造工艺、酸压改造工艺以及加砂压裂改造工艺等。目前在评价储层储能特性以及选择改造工艺的过程中，常用的方法是根据储层中的裂缝发育条数。即，根据储层中的天然裂缝数量选择具体的储层改造方式，当天然裂缝数量较多时，可以选用低强度的酸化改造工艺；当天然裂缝数量居中时，可以选用酸压改造方式；而当裂缝数量较少时，可以选用加砂压裂改造工艺。

然而目前的改造方式的评定过程的依据是天然裂缝条数，部分天然裂缝油气储量较低，无法作为评定依据，造成目前改造方式评定的准确率较低，油气储层改造成功率较低，改造成本较高，并不符合高效低耗的生产理念。

发明内容

为了解决背景技术中提到的至少一个问题，本发明提供一种砂岩裂缝改造方式的评定方法和评定装置，能够提高裂缝改造方式评定的准确率，从而增加油气储层改造的成功率，降低改造成本。

为了实现上述目的，一方面，本发明提供一种砂岩裂缝改造方式的评定方法，包括以下步骤：

根据待改造井的测井数据，确定待改造井中裂缝的岩石力学参数。

根据裂缝的岩石力学参数和测井数据确定裂缝的应力参数。

根据裂缝的应力参数和测井数据确定裂缝在储层中张开激活静压力。

根据裂缝的张开激活静压力和预设张开激活静压力确定裂缝的改造方式。

在上述的砂岩裂缝改造方式的评定方法中，可选的是，根据待改造井的测井数据，确定待改造井中裂缝的岩石力学参数，具体包括：

获取待改造井的测井数据，测井数据包括密度曲线、纵波时差曲线、横波时差曲线、孔隙压力、裂缝的裂缝倾角以及裂缝的裂缝走向与最大主应力的夹角。

根据密度曲线、纵波时差曲线和横波时差曲线确定待改造井中裂缝的岩石力学参数，岩石力学参数包括剪切模量、体积模量、杨氏模量和泊松比。

在上述的砂岩裂缝改造方式的评定方法中，可选的是，根据密度曲线、纵波时差曲线和横波时差曲线确定待改造井中裂缝的岩石力学参数，岩石力学参数包括剪切模量、体积模量、杨氏模量和泊松比，具体包括：

根据横波时差曲线、剪切模量以及公式

确定剪切模量，式中，G为剪切模量，ρ

根据剪切模量、纵波时差曲线、密度曲线以及公式

确定体积模量，式中，K为体积模量，Δt

根据剪切模量、体积模量以及公式

确定杨氏模量，式中，E为杨氏模量。

根据剪切模量、体积模量以及公式

确定泊松比，式中，v为泊松比。

在上述的砂岩裂缝改造方式的评定方法中，可选的是，根据裂缝的岩石力学参数和测井数据确定裂缝的应力参数，具体包括：

裂缝的应力参数包括上覆应力、水平最小主应力以及水平最大主应力；

根据密度曲线和公式

确定上覆应力，式中，σ

根据泊松比、杨氏模量、上覆应力、孔隙压力以及公式

确定水平最小主应力和水平最大主应力，式中，σ

在上述的砂岩裂缝改造方式的评定方法中，可选的是，根据裂缝的应力参数和测井数据确定裂缝在储层中张开激活静压力，具体包括：

根据上覆应力、水平最大主应力、水平最小主应力、裂缝的裂缝倾角以及裂缝的裂缝走向与最大主应力的夹角确定裂缝在储层中受到的正应力。

根据裂缝的正应力确定裂缝张开激活时的最小加压压力。

根据最小加压压力和水平最小主应力确定裂缝的张开激活静压力。

在上述的砂岩裂缝改造方式的评定方法中，可选的是，根据上覆应力、水平最大主应力、水平最小主应力、裂缝的裂缝倾角以及裂缝的裂缝走向与最大主应力的夹角确定裂缝在储层中受到的正应力，具体包括：

根据公式

σ

确定裂缝的正应力，其中，l＝sinθ×sinα，m＝cosθ×sinα，n＝cosα。

式中，σ

在上述的砂岩裂缝改造方式的评定方法中，可选的是，根据裂缝的正应力确定裂缝张开激活时的最小加压压力，具体包括：

根据公式P

在上述的砂岩裂缝改造方式的评定方法中，可选的是，根据最小加压压力和水平最小主应力确定裂缝的张开激活静压力，具体包括：

根据公式P

在上述的砂岩裂缝改造方式的评定方法中，可选的是，水平最大主应力产生的应变和水平最小主应力产生的应变的取值范围均为1×10

另一方面，本发明还提供一种砂岩裂缝改造方式的评定装置，包括：

岩石力学参数确定模块，用于根据待改造井的测井数据，确定待改造井中裂缝的岩石力学参数。

应力参数确定模块，用于根据裂缝的岩石力学参数和测井数据确定裂缝的应力参数。

张开激活静压力确定模块，用于根据裂缝的应力参数和测井数据确定裂缝在储层中张开激活静压力。

改造方式确定模块，用于根据裂缝的张开激活静压力和预设张开激活静压力确定裂缝的改造方式。

本发明提供的砂岩裂缝改造方式的评定方法和评定装置，通过待改造井的测井数据确定裂缝的岩石力学参数、利用岩石力学参数和测井数据确定裂缝的应力参数，利用应力参数和测井数据确定裂缝在在储层中张开激活静压力，通过计算得到的张开激活静压力与预设张开激活静压力进行对比，从而确定裂缝的改造方式，评定过程可以有效解决现有技术中仅采用裂缝条数确定改造方式所产生的评定准确性较低的问题，本发明利用储层中裂缝的力学机理特征确定具体改造方式可以有效提高裂缝改造方式评定的准确率，从而增加油气储层改造的成功率，降低改造成本。

本发明的构造以及它的其他发明目的及有益效果将会通过结合附图而对优选实施例的描述而更加明显易懂。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例一提供的砂岩裂缝改造方式的评定方法的流程示意图；

图2为本发明实施例一提供的砂岩裂缝改造方式的评定方法中确定岩石力学参数的流程示意图；

图3为本发明实施例一提供的砂岩裂缝改造方式的评定方法中确定裂缝的张开激活静压力的流程示意图；

图4为本发明实施例二提供的砂岩裂缝改造方式的评定装置的结构示意图；

图5为本发明实施例三提供的砂岩裂缝改造方式的评定装置的结构示意图。

附图标记说明：

40，50-砂岩裂缝改造方式的评定装置；

41-岩石力学参数确定模块；

42-应力参数确定模块；

43-张开激活静压力确定模块；

44-改造方式确定模块；

51-存储器；

52-处理器。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明的优选实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的部件或具有相同或类似功能的部件。所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应作广义理解，例如，可以使固定连接，也可以是通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或者两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例一

图1为本发明实施例一提供的砂岩裂缝改造方式的评定方法的流程示意图。图2为本发明实施例一提供的砂岩裂缝改造方式的评定方法中确定岩石力学参数的流程示意图。图3为本发明实施例一提供的砂岩裂缝改造方式的评定方法中确定裂缝的张开激活静压力的流程示意图。

参照附图1至附图3所示，本发明实施例一提供的砂岩裂缝改造方式的评定方法，包括：

S1：根据待改造井的测井数据，确定待改造井中裂缝的岩石力学参数；

S2：根据裂缝的岩石力学参数和测井数据确定裂缝的应力参数；

S3：根据裂缝的应力参数和测井数据确定裂缝在储层中张开激活静压力；

S4：根据裂缝的张开激活静压力和预设张开激活静压力确定裂缝的改造方式。

需要说明的是，本实施例在评定砂岩缝隙改造方法中，首先在待改造储层中开设实地测井的待改造井，该待改造井可以是一口或者多口，待改造井的具体数量可以根据需要设定，本实施例对此并不加以限定。在待改造井中进行测井作业从而获取测井数据。根据该测井数据确定裂缝的岩石力学参数，其中裂缝可以是待改造井中的多条裂缝，通过岩石力学参数逐步确定裂缝在储层中的张开激活静压力，该张开激活静压力是通过测井数据实际计算出的，在评定改造方式时，可以将该张开激活静压力与预设张开激活静压力进行比对，从而确定裂缝具体的改造方式。

作为一种可实现的实施方式，该预设张开激活静压力的具体数值可以为3-10MPa，裂缝的改造方式可以包括酸化改造方式、酸压改造方式以及加砂压裂改造方式等，在实际使用中，改造方式还可以选用其他类型，本实施例对此并不加以限制，也不局限于上述示例。

实际改造过程前，没有向待改造井中注入压力的情况下，待改造井中的裂缝处于一种力学稳定状态；而储层改造中，随着注入压力的不断增大，裂缝的受力状态会发生改变；具体的，在压力的升高使得井筒附近的裂缝内的液体压力升高，裂缝面的受力情况发生改变。当注入压力足够大时，缝内流体应力大于缝面正应力而使得裂缝发生张开激活。需要指出的是，本实施例的裂缝可以是储层中的天然裂缝。

在评定过程中，当张开激活静压力小于预设张开激活静压力的3MPa时，可以采用酸化改造方式；当张开激活静压力大于等于预设张开激活静压力的3MPa，并且小于等于预设张开激活静压力的10MPa时，可以采用酸压改造方式；当张开激活静压力大于预设张开激活静压力的10MPa时，可以采用加砂压裂改造方式。上述评定方法是根据某一地区长期开采储层过程中获得的经验数据；在其他实施例中，也可以根据其储层的特性做相应的测试，确定相应的判断阈值数据，本实施例对此并不加以限定，也不局限于上述示例。

在根据待改造井的测井数据，确定待改造井中裂缝的岩石力学参数步骤中，还可以具体包括：

S11：获取待改造井的测井数据，测井数据包括密度曲线、纵波时差曲线、横波时差曲线、孔隙压力、裂缝的裂缝倾角以及裂缝的裂缝走向与最大主应力的夹角；

S12：根据密度曲线、纵波时差曲线和横波时差曲线确定待改造井中裂缝的岩石力学参数，岩石力学参数包括剪切模量、体积模量、杨氏模量和泊松比。

在根据密度曲线、纵波时差曲线和横波时差曲线确定待改造井中裂缝的岩石力学参数，岩石力学参数包括剪切模量、体积模量、杨氏模量和泊松比步骤中，还可以具体包括：

根据横波时差曲线、剪切模量以及公式

确定剪切模量，式中，G为剪切模量，ρ

根据剪切模量、纵波时差曲线、密度曲线以及公式

确定体积模量，式中，K为体积模量，Δt

根据剪切模量、体积模量以及公式

确定杨氏模量，式中，E为杨氏模量；

根据剪切模量、体积模量以及公式

确定泊松比，式中，v为泊松比。

在根据裂缝的岩石力学参数和测井数据确定裂缝的应力参数步骤中，还可以具体包括：

裂缝的应力参数包括上覆应力、水平最小主应力以及水平最大主应力；

根据密度曲线和公式

确定上覆应力，式中，σ

需要说明的是，裂缝的埋深z是裂缝在垂向的深度，并且基于裂缝具有一定的延伸长度，因此该埋深可以通过裂缝中段的埋深表示。裂缝的垂向深度tvd是指裂缝相对于储层的地表平面的垂向深度，其具体数值可以根据待改造储层的具体情况而定，本实施例对此并不加以限定。

根据泊松比、杨氏模量、上覆应力、孔隙压力以及公式

确定水平最小主应力和水平最大主应力，式中，σ

作为一种可实现的实施方式，水平最大主应力产生的应变和水平最小主应力产生的应变的取值范围均为1×10

在根据裂缝的应力参数和测井数据确定裂缝在储层中张开激活静压力的步骤中，还可以具体包括：

S31：根据上覆应力、水平最大主应力、水平最小主应力、裂缝的裂缝倾角以及裂缝的裂缝走向与最大主应力的夹角确定裂缝在储层中受到的正应力；

S32：根据裂缝的正应力确定裂缝张开激活时的最小加压压力；

S33：根据最小加压压力和水平最小主应力确定裂缝的张开激活静压力。

在根据上覆应力、水平最大主应力、水平最小主应力、裂缝的裂缝倾角以及裂缝的裂缝走向与最大主应力的夹角确定裂缝在储层中受到的正应力的步骤中，还可以具体包括：

根据公式

σ

确定裂缝的正应力，其中，1＝sinθ×sinα，m＝cosθ×sinα，n＝cosα；

式中，σ

在根据裂缝的正应力确定裂缝张开激活时的最小加压压力的步骤中，还可以具体包括：

根据公式P

需要说明的是，基于待改造储层中具有多条裂缝，在评定计算过程中可以首先建立裂缝的力学模型，针对裂缝的力学模型增加待改造井井底的加压压力，并计算在加压压力作用下，裂缝的受力变化情况。在逐渐增加井底加压压力的情况下，确定每条裂缝出现张开激活的最小加压压力P

为了达到改造目标(也就是使得油井能够达到对应的产油量目标)，储层中被张开激活的裂缝数量至少达到一定量的要求；为此，在得到了每条裂缝的张开激活时的最小加压压力P

在根据最小加压压力和水平最小主应力确定裂缝的张开激活静压力的步骤中，还可以具体包括：

根据公式P

本实施例基于储层改造的力学机理特征，利用数学模型计算各个裂缝实现张开激活的最小加压压力，再考虑所有裂缝的最小加压压力特征，确定在合理成本下可以张开激活的裂缝的数量，并根据达到预定要求量的可张开激活裂缝需要的最小加压压力P

本实施例提供的裂缝性储层改造方法可以应用在裂缝性致密砂岩储层改造中，以及与裂缝性致密砂岩储层类似储层改造中。

需要指出的是，实际应用中，井底注入压力受到改造工艺、管柱配制、井口装备、液体类型的影响。

实际应用中，对某一个特定的油井，裂缝张开激活净压力一定时，可以通过优化管柱和增加大直径管柱长度而减小沿程摩阻、增大井底压力。

例如，在某一油井改造时，为了提高井底的净压力，决定调整管柱的结构，将原来上部采用的全部88.9×9.52mm的斜坡油管数量减少，替换增加2500m的143×12.7mm斜坡油管，扩大管柱的空间，减少管柱摩阻。通过摩阻共识计算，在5m

在某些油井中，在裂缝张开激活净压力一定的情况下，也可以通过加重改造液体、提升液柱压力的方法来增加井底注入压力。例如，在某井中，考虑到天然裂缝张开激活净压力高，可以将改造液体密度由1.0g/cm

本发明实施例一提供的砂岩裂缝改造方式的评定方法，通过待改造井的测井数据确定裂缝的岩石力学参数、利用岩石力学参数和测井数据确定裂缝的应力参数，利用应力参数和测井数据确定裂缝在在储层中张开激活静压力，通过计算得到的张开激活静压力与预设张开激活静压力进行对比，从而确定裂缝的改造方式，评定过程可以有效解决现有技术中仅采用裂缝条数确定改造方式所产生的评定准确性较低的问题，本发明利用储层中裂缝的力学机理特征确定具体改造方式可以有效提高裂缝改造方式评定的准确率，从而增加油气储层改造的成功率，降低改造成本。

实施例二

图4为本发明实施例二提供的砂岩裂缝改造方式的评定装置的结构示意图。参照附图4所示，在上述实施例一的基础上，本发明实施例二提供一种砂岩裂缝改造方式的评定装置40，包括：

岩石力学参数确定模块41，用于根据待改造井的测井数据，确定待改造井中裂缝的岩石力学参数。

应力参数确定模块42，用于根据裂缝的岩石力学参数和测井数据确定裂缝的应力参数。

张开激活静压力确定模块43，用于根据裂缝的应力参数和测井数据确定裂缝在储层中张开激活静压力。

改造方式确定模块44，用于根据裂缝的张开激活静压力和预设张开激活静压力确定裂缝的改造方式。

其他技术特征与实施例一相同，并能达到相同的技术效果，在此不再一一赘述。

本发明实施例二提供的砂岩裂缝改造方式的评定装置，通过待改造井的测井数据确定裂缝的岩石力学参数、利用岩石力学参数和测井数据确定裂缝的应力参数，利用应力参数和测井数据确定裂缝在在储层中张开激活静压力，通过计算得到的张开激活静压力与预设张开激活静压力进行对比，从而确定裂缝的改造方式，评定过程可以有效解决现有技术中仅采用裂缝条数确定改造方式所产生的评定准确性较低的问题，本发明利用储层中裂缝的力学机理特征确定具体改造方式可以有效提高裂缝改造方式评定的准确率，从而增加油气储层改造的成功率，降低改造成本。

实施例三

图5为本发明实施例三提供的砂岩裂缝改造方式的评定装置的结构示意图。参照附图5所示，在上述实施例一和实施例二的基础上，本发明实施例三还提供一种砂岩裂缝改造方式的评定装置50，包括：

存储器51，用于存储指令；具体的，存储器51的存储对象包括软件及模块。处理器52，用于运行存储器51中存储的指令，以执行上述实施例一中所提供的砂岩裂缝改造方式的评定方法。处理器52通过运行或执行存储在存储器51内的软件程序和/或模块，以及调用存储在存储器51内的数据，执行该砂岩裂缝改造方式的评定位置的各种功能和处理数据。

具体的，处理器52用于根据待改造井的测井数据，确定待改造井中裂缝的岩石力学参数。

具体的，处理器52还可用于根据裂缝的岩石力学参数和测井数据确定裂缝的应力参数。

具体的，处理器52还可用于根据裂缝的应力参数和测井数据确定裂缝在储层中张开激活静压力。

具体的，处理器52还可用于根据裂缝的张开激活静压力和预设张开激活静压力确定裂缝的改造方式。

其他技术特征与实施例一和实施例二中相同，并能取得与实施例一和实施例二的相同的技术效果。

本发明实施例三提供的砂岩裂缝改造方式的评定装置，通过待改造井的测井数据确定裂缝的岩石力学参数、利用岩石力学参数和测井数据确定裂缝的应力参数，利用应力参数和测井数据确定裂缝在在储层中张开激活静压力，通过计算得到的张开激活静压力与预设张开激活静压力进行对比，从而确定裂缝的改造方式，评定过程可以有效解决现有技术中仅采用裂缝条数确定改造方式所产生的评定准确性较低的问题，本发明利用储层中裂缝的力学机理特征确定具体改造方式可以有效提高裂缝改造方式评定的准确率，从而增加油气储层改造的成功率，降低改造成本。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或者位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或者暗示所指的装置或者元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非是另有精确具体地规定。

本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。