壓裂液對致密油產能冷傷害的預測方法及裝置的制造方法
【技術領域】
[0001] 本申請涉及致密油氣開發技術領域，尤其是涉及一種壓裂液對致密油產能冷傷害 的預測方法及裝置。
【背景技術】
[0002] 致密油作為一種非常規資源，在中國擁有厚實的儲量基礎，開發潛力巨大。由于該 類儲層孔喉細微，多采用體積壓裂模式開發。通過大的施工排量向儲層中栗入大量的壓裂 液，以求在儲層中形成復雜的網狀裂縫，縮短致密油滲流距離，減小所需驅動壓力，提高儲 層有效動用率。但是由于地面和井下的溫度差異（即壓裂液溫度通常低于井下溫度），而且 進入井下的壓裂液量較大，壓裂液會對致密油儲層造成一定的溫度傷害，從而影響致密油 的產量，對致密油產量造成冷傷害。
[0003] 在壓裂施工前，壓裂液往往在地面以地表的溫度進行儲存，溫度范圍根據季節差 異有所不同，整體分布為〇°C~30°C。致密油儲集層的溫度根據儲層的深度和地溫系數的大 小有所不同，以新疆昌吉油田致密油為例，儲層深度約為3100m，溫度約為85°C。在水力壓裂 中，壓裂液往往以較大的排量被快速栗入儲層中，到達井底后和儲層仍具有較大的溫度差。 儲層致密油在壓裂液溫度的影響下會發生粘度的變化，增加滲流阻力，影響油井的產量。
[0004] 致密油的粘度隨溫度的改變并不是呈線性增加的，致密油的粘度越大，溫度對粘 度的影響越顯著。因此在致密油粘度較低的致密油區塊中，溫度對油井產能的影響較小，但 是在諸如新疆昌吉致密油這種致密油粘度較大的區塊中，壓裂液對儲層的溫度傷害就比較 嚴重了。
[0005] 因此，準確預測壓裂液對致密油的溫度傷害，可以對提高油井產能方法的選擇提 供理論支撐，并對致密油產能的準確評價與預測、優化配產和工藝參數優化設計具有重要 意義。因此，如何評價壓裂液對致密油產能冷傷害的影響是目前亟需解決的技術問題。

【發明內容】

[0006] 本申請實施例的目的在于提供一種壓裂液對致密油產能冷傷害的預測方法及裝 置，以實現評價壓裂液對致密油產能冷傷害的影響。
[0007] 為達到上述目的，一方面，本申請實施例提供了一種壓裂液對致密油產能冷傷害 的預測方法，包括以下步驟：
[0008] 計算注入壓裂液和壓裂井的熱交換，以獲得井下壓裂液的溫度；
[0009] 根據所述井下壓裂液的溫度與所述壓裂井井下所處的儲層溫度的能量守恒，確定 所述儲層的冷區面積和及其溫度分布；
[0010] 利用致密油的粘溫變化規律，計算所述冷區內致密油粘度分布；
[0011] 基于預設產能預測模型、所述儲層的原致密油粘度分布以及所述冷區內致密油粘 度分布對應獲得所述儲層壓裂液注入前后的預測產量差。
[0012] 本申請實施例的壓裂液對致密油產能冷傷害的預測方法，所述計算注入壓裂液和 壓裂井的熱交換，獲得井下壓裂液的溫度，包括：
[0013] 根據所述壓裂井的長度和注入壓裂液栗入速度確定所述注入壓裂液的到達所述 壓裂井井底所需時間；
[0014]
確定所述壓裂井中的熱能變化量Q1;
[0016] 其中，r為壓裂井管柱半徑，Ki為壓裂井管柱導熱系數，gt為地溫梯度，v為注入壓裂 液栗入速度，Ti為注入壓裂液地面溫度，t為注入壓裂液到達壓裂井井底所需時間，nu為注入 壓裂液質量，m 2為支撐劑質量，C1為注入壓裂液比熱容，c2為分別為支撐劑比熱容。
[0017] 本申請實施例的壓裂液對致密油產能冷傷害的預測方法，所述根據壓裂井井下所 處的儲層與所述注入壓裂液的能量守恒，確定所述儲層的冷區面積和及其溫度分布，包括：
[0018] 根據公式Qo = AhMA T確定所述壓裂井井下所處的儲層的熱損失Qo;
[0019]
確定所述儲層向頂底圍巖的熱損失Qu
[0020] 根據公式Qi= (πιΛ+π^) X (T2-Tave)確定井下壓裂液和支撐劑混合物的熱量變換 量Qi;
[0021 ] 根據能量守恒方程Qo+Ql+QpO計算得到冷區面積A:
[0024] 其中，h為儲層厚度，Μ為儲層熱熔，ΔΤ為冷區內平均溫度與儲層溫度的差值，D為 儲層頂層導熱系數與其頂層熱容之比，t為注入壓裂液到達壓裂井井底所需時間，πη為注入 壓裂液質量，m 2為支撐劑質量，C1為注入壓裂液比熱容，c2為分別為支撐劑比熱容，T2為井下 壓裂液的溫度，T ave為冷區內平均溫度，r為壓裂井管柱半徑，To為儲層溫度，R為冷區影響半 徑，IU為儲層頂層導熱系數。
[0025] 本申請實施例的壓裂液對致密油產能冷傷害的預測方法，所述利用致密油的粘溫 變化規律，計算所述冷區內致密油粘度分布，包括：
[0026：
計算得到所述冷 區內致密油粘度分布μ0-);
[0027] 其中，a和b為回歸得到的系數，To為儲層溫度，KQb為儲層頂層導熱系數，ΔΤ為冷區 內平均溫度與儲層溫度的差值，t為注入壓裂液到達壓裂井井底所需時間，h為儲層厚度，r 為壓裂井管柱半徑，D為儲層頂層導熱系數與其頂層熱容之比，Tave為冷區內平均溫度，Μ為 儲層熱熔。
[0028] 本申請實施例的壓裂液對致密油產能冷傷害的預測方法，所述基于預設產能預測 模型、所述儲層的原致密油粘度分布以及所述冷區內致密油粘度分布對應獲得所述儲層壓 裂液注入前后的預測產量差，包括：
[0029] 基于預設的生產初期產能預測模型和所述儲層的原致密油粘度分布計算所述儲 層生產初期理想預測產能；
[0030] 基于預設的后期產能預測模型和所述儲層的原致密油粘度分布計算所述儲層生 產后期理想預測產能；
[0031] 基于所述預設的生產初期產能預測模型、所述儲層的原致密油粘度分布和所述冷 區內致密油粘度分布計算所述儲層生產初期實際預測產能；
[0032] 基于所述預設的后期產能預測模型、所述儲層的原致密油粘度分布和所述冷區內 致密油粘度分布計算所述儲層生產后期實際預測產能；
[0033] 將所述生產初期理想預測產能減去所述生產初期實際預測產能，并將所述生產后 期理想預測產能減去所述生產后期實際預測產能，獲得所述儲層壓裂液注入前后的預測產 量差。
[0034] 本申請實施例的壓裂液對致密油產能冷傷害的預測方法，所述預設的生產初期產 能預測模型為：
[0036] 其中，qi(t)為生產初期預測產能，w是儲層裂縫寬度，aF是儲層裂縫應力敏感系 數，h為儲層厚度，μ為儲層致密油粘度，1 ( t )為壓力波的傳播距離，且
，ki為儲層基質滲透率，kF儲層裂縫滲透率，為原 始地層壓力，pw為井底流壓，為儲層基質壓力敏感系數，rw為井筒半徑，e為自然數，C t為儲 層綜合壓縮系數，P為儲層孔隙度。
[0037] 本申請實施例的壓裂液對致密油產能冷傷害的預測方法，所述預設的生產后期產 能預測模型：
[0039] 其中，q2(t)為生產后期預測產能，h為儲層厚度，μ為儲層致密油粘度，pFl為第i條 裂縫的壓力，x Fl為第i條裂縫的裂縫半長，GT為擬啟動壓力梯度，且為儲層 基質的啟動壓力梯度，sh為雙曲正弦，為第i條裂縫中心的橢圓坐標，ξ Ρι為第i條裂縫端部 的橢圓坐標，ai為第i條裂縫周圍橢圓滲流面積的長軸長度，且ai = XFl+re3(t)，m(p)為，且
，^為儲層基質的壓力敏感系數，p為擬壓力公式中的壓力變量， 為原始地層壓力。
[0040] 另一方面，本申請實施例還提供了一種壓裂液對致密油產能冷傷害的預測裝置， 包括：
[0041] 熱交換計算模塊，用于計算注入壓裂液和壓裂井的熱交換，以獲得井下壓裂液的 溫度；
[0042] 溫度分布獲取模塊，用于根據所述井下壓裂液的溫度與所述壓裂井井下所處的儲 層溫度的能量守恒，確定所述儲層的冷區面積和及其溫度分布；
[0043] 粘度分布獲取模塊，用于利用致密油的粘溫變化規律，計算所述冷區內致密油粘 度分布；
[0044] 預測產量差獲取模塊，用于基于預設產能預測模型、所述儲層的原致密油粘度分 布以及所述冷區內致密油粘度分布對應獲得所述儲層壓裂液注入前后的預測產量差。 [0045]本申請實施例的壓裂液對致密油產能冷傷害的預測裝置，所述計算注入壓裂液和 壓裂井的熱交換，獲得井下壓裂液的溫度，包括：
[0046]