[发明专利]一种获取地层闭合压力的压裂测试与解释方法

说明书

本发明公开了一种获取地层闭合压力的压裂测试与解释方法，包括以下步骤：S1：根据压裂设计方案，在压裂管柱底部安装井下压力计，并完成各项施工准备；S2：完成加砂泵注实施顶替阶段，有序地逐步降低泵注排量至停止泵注，在降排量阶段中，选取阶梯平台数据点获得对应的施工排量和井底压力；S3：建立井底压力的压力平衡模型；S4：将步骤S2收集得到的施工排量和井底压力数据代入所述压力平衡模型中，构建模型求解方程组；S5：通过求解所述模型求解方程组中的未知数，得到所述地层闭合压力。本发明能够更方便地获得地层闭合压力。

技术领域

本发明涉及水力压裂技术领域，特别涉及一种利用水力压裂施工结束进行阶梯将排量测试解释以获取地层闭合压力的矿场方法。

背景技术

随着国家对石油天然气资源需求的迅速增加，低渗致密储层的有效开发是我国当前和今后相当长时间内的重要研究领域。采用水力压裂在低渗致密储层中形成有效的人工裂缝而获得更高的产量和经济效益是低渗致密储层的高效开发必不可少的核心技术。储层闭合压力是影响压裂支撑剂优选、制约水力裂缝扩张过程的重要关键参数，对压裂施工或压裂评估的作用不可替代。不正确的裂缝闭合压力会导致计算的滤失系数和液体效率的结果失真，根据这些数据对主压裂设计进行的调整可能达不到预期目的，甚至导致压裂失败。业界对地层闭合压力进行了广泛的研究，主要采用矿场测试(微型压裂测试解释和压裂压力递减分析)解释方法、岩心分析(包括声发射、微差应变实验、滞单行应变恢复等)方法、测井数据解释方法、有限元模拟方法等，但公认最可靠的是矿场测试解释方法。

微型压裂测试解释是一种专门设计用于解释地层闭合压力的矿场测试环节。此外，确定裂缝闭合压力主要有阶梯注入、关井压力递减曲线测试、回流测试及平衡试验法等方法(孙翠容,王怒涛,张文昌,刘延超,方诗杰.水力压裂闭合压力确定方法研究[J].重庆科技学院学报(自然科学版),2010,12(02)：60-62.)。这些方法存在着不足之处：(1)阶梯注入测试是专门利用阶梯升排量的数据来确定裂缝延伸压力，其曲线斜率可能会因孔眼尚未打磨好而导致结果不准确，并且受近井地层特征影响；(2)关井压力递减曲线的分析方法通常是根据关井停泵后的压力随时间变化的曲线，使用简单的拐点法来判断裂缝闭合压力(邢亮.根据压裂施工曲线计算最小地应力方法分析[D].中国石油大学(北京)，2017.)，但是并不是所有井都进行了停泵后的压降测试；(3)回流测试方法和平衡试验法本质上是关井压裂压力递减分析方方法，只不过前者进一步明确在压力下降期间必须保持稳定的回流速度，并提出现场采用流量调节器进行测量并控制；后者对液体注入排量大小比较严格，排量太小导致测试时间较长，排量太大导致分析困难。

目前矿场测试方法的主要问题是：无论是进行专门的微型压裂测试解释还是应用关井压裂压力降落数据解释方法，都需要额外增加压裂压降的测试程序、花费较多的测试时间而增加额外成本。

发明内容

针对上述问题，本发明旨在提供一种获取地层闭合压力的压裂测试与解释方法，利用极容易在矿场压裂施工后期实施进行逐步阶梯降排量操作获得的不同排量对应的井底压力数据，能够获得更真实的地层闭合压力。该方法无需进行专门的测试环节，可以明显节约测试压裂费用。而且提高对水力裂缝性能的认识，为后续压裂调整或评估提供有效的参考和指导。

本发明的技术方案如下：

一种获取地层闭合压力的压裂测试与解释方法，包括以下步骤：

S1：根据压裂设计方案，在压裂管柱底部安装井下压力计，并完成各项施工准备；

S2：完成加砂泵注实施顶替阶段，有序地逐步降低泵注排量至停止泵注，在降排量阶段中，选取阶梯平台数据点获得对应的施工排量和井底压力；

S3：基于地层闭合压力与井底压力、近井孔眼摩阻与井筒扭曲摩阻、水力裂缝中流体流动与净压力之间的压力平衡原理，考虑孔眼及管柱摩阻、井筒扭曲摩阻、已形成水力裂缝的摩阻，建立井底压力的压力平衡模型；

作为优选，所述施工压力力学平衡模型为：