一种用于优化页岩储层复杂缝网的方法及系统与流程

本发明涉及油气田开发，尤其是涉及一种用于优化页岩储层复杂缝网的方法及系统。

背景技术：

1、水平井压裂技术是实现页岩储层高效开发的关键技术之一。现场微地震监测表明，页岩压裂过程中压裂裂缝能与井筒附近的天然裂缝相互沟通作用形成复杂的网状裂缝，压裂水平井缝网形态差异是影响水平井产能的重要因素。相关研究结果表明，实现页岩储层的全井段储层缝网改造是获得理想产能的关键。因此，如何精确表征缝网形态，提高水平井缝网体积改造范围，是一个非常值得关注的现实问题。

2、随着数值计算方法的不断创新和计算机硬件的飞速发展，复杂缝网模拟方法由于其具有成本低、适用性强、地层条件相符等优势，目前已发展为研究水力裂缝扩展、延伸的重要方法，被广泛用于工程实践。

3、现有复杂缝网模拟方法基于目前的页岩压裂破裂认识及裂缝扩展机理建立储层压裂缝网扩展模型，微地震监测结果表明，复杂缝网模拟结果与实际储层缝网具有良好的匹配性。在页岩储层复杂缝网模拟方法建立完成后，针对具体油藏地质情况，需要对水平井压裂参数进行优化设计。

4、但一般优化设计方法，主要采用人工方案设计结合数值模拟等方法进行压裂优化设计，依据正交实验法得到经济净现值最大的结果。然而，影响页岩压裂缝网形态的因素较多，现有优化方法主要侧重于固定缝网形式进行缝网参数优化，如何合理表征复杂缝网及优化复杂缝网参数是目前页岩气有效开采面临的问题和难点。

5、因此，现有技术需要提供一种用于优化页岩储层复杂缝网的方案，以解决上述一个或多个技术问题。

技术实现思路

1、为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种用于优化页岩储层复杂缝网的方法，包括：对待优化页岩储层中的基质系统、天然裂缝系统和次生裂缝系统进行扩展形成相应的表征信息；将所述基质系统、天然裂缝系统和次生裂缝系统的表征信息，导入到预设的数值模型中形成流动模拟模型，并对所述流动模拟模型进行求解，得到产量预测模型；设定用于实现缝网优化的初始变量和目标函数，并根据初始变量值利用所述产量预测模型来计算初始产量，基于此，利用所述目标函数，计算相应的初始目标值；根据所述初始变量值、所述初始产量和所述初始目标值，对所述目标函数进行逼近求解，得到最优控制量及最优目标函数值。

2、优选地，在对基质系统进行扩展并形成相应的表征信息的步骤中，包括：根据所述待优化页岩储层的储层特征和体积压裂水平井储层改造特征，建立正交离散裂缝耦合双重介质基质团块渗流物理模型；对所述正交离散裂缝耦合双重介质基质团块渗流物理模型中不连续分布的基质与裂缝进行连续性等效处理，从而在所述模型中提取出基质系统的孔隙度及渗透率表征信息。

3、优选地，在对天然裂缝系统进行扩展并形成相应的表征信息的步骤中，包括：根据致密砂岩气藏中天然裂缝的发育特征，利用张量理论和等值渗流阻力原理，计算原始天然裂缝系统中分布于不同位置的天然裂缝的等效渗透率系数，用以表征天然裂缝系统的孔隙度及渗透率表征信息。

4、优选地，在对次生裂缝系统进行扩展并形成相应的表征信息的步骤中，包括：采用闪电模拟方法，对原始次生裂缝系统进行油藏压裂缝网扩展处理，并进行缝网反演，从而采用分形扩散方程来表征次生裂缝系统的孔隙度及渗透率分布规律。

5、优选地，在根据所述初始变量值、所述初始产量和所述初始目标值，对所述目标函数进行逼近求解，得到最优控制量及最优目标函数值的步骤中，包括：第一步，根据所述初始变量值，计算扰动梯度并对所述初始变量值进行更新，得到新的控制变量值；第二步，根据所述新的控制变量值，计算相应的目标函数值；第三步，将新的目标函数值与上一迭代步对应的目标函数值进行对比，确定当前是否满足收敛条件，若满足，进入到下一步，否则将所述新的控制变量和所述新的目标函数值分别替代所述初始变量值和所述初始目标函数值，重复所述第一步到第三步；第四步，将当前所述新的控制变量作为最优控制量，并将当前所述新的目标函数值作为最优目标函数值。

6、优选地，所述初始变量包括每条裂缝的位置和每条裂缝的长度。

7、优选地，所述目标函数构造为关于净现值的函数。

8、优选地，在所述第二步中，包括：根据所述新的控制变量，对所述产量预测模型进行更新得到新的初始产量；根据所述新的初始产量，利用所述目标函数，计算所述新的目标函数值。

9、优选地，采用有限改造体积方法，对所述流动模拟模型进行求解，形成所述产量预测模型。

10、另一方面，本发明实施例还提出了一种用于优化页岩储层复杂缝网的系统，所述系统包括：缝网表征信息扩展模块，其配置为对待优化页岩储层中的基质系统、天然裂缝系统和次生裂缝系统进行扩展形成相应的表征信息；产量预测模型生成模块，其配置为将所述基质系统、天然裂缝系统和次生裂缝系统的表征信息，导入到预设的数值模型中形成流动模拟模型，并对所述流动模拟模型进行求解，得到产量预测模型；优化预处理模块，其配置为设定用于实现缝网优化的初始变量和目标函数，并根据初始变量值利用所述产量预测模型来计算初始产量，基于此，利用所述目标函数，计算相应的初始目标值；缝网优化模块，其配置为根据所述初始变量值、所述初始产量和所述初始目标值，对所述目标函数进行逼近求解，得到最优控制量及最优目标函数值。

11、与现有技术相比，上述方案中的一个或多块实施例可以具有如下优点或有益效果：

12、本发明提出了一种用于优化页岩储层复杂缝网的方法及系统。本发明解决了现有技术中对复杂缝网表征及缝网参数自动优化存在的问题，可自动优化裂缝位置和主裂缝长度等参数，得到与地质情况相匹配的最优缝网分布，为页岩储层压裂水平井开发决策者提供关键性帮助。

13、本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

技术特征：

1.一种用于优化页岩储层复杂缝网的方法，包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在对基质系统进行扩展并形成相应的表征信息的步骤中，包括：

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在对天然裂缝系统进行扩展并形成相应的表征信息的步骤中，包括：

4.根据权利要求1～3中任一项所述的方法，其特征在于，在对次生裂缝系统进行扩展并形成相应的表征信息的步骤中，包括：

5.根据权利要求1～4中任一项所述的方法，其特征在于，在根据所述初始变量值、所述初始产量和所述初始目标值，对所述目标函数进行逼近求解，得到最优控制量及最优目标函数值的步骤中，包括：

6.根据权利要求1～5中任一项所述的方法，其特征在于，所述初始变量包括每条裂缝的位置和每条裂缝的长度。

7.根据权利要求1～6中任一项所述的方法，其特征在于，所述目标函数构造为关于净现值的函数。

8.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，在所述第二步中，包括：

9.根据权利要求1～8中任一项所述的方法，其特征在于，采用有限改造体积方法，对所述流动模拟模型进行求解，形成所述产量预测模型。

10.一种用于优化页岩储层复杂缝网的系统，其特征在于，所述系统包括：

技术总结
本发明公开了一种用于优化页岩储层复杂缝网的方法及系统，包括：对待优化页岩储层中的基质系统、天然裂缝系统和次生裂缝系统进行扩展形成相应的表征信息；将基质系统、天然裂缝系统和次生裂缝系统的表征信息，导入到预设数值模型中形成流动模拟模型，并对流动模拟模型进行求解，得到产量预测模型；设定用于实现缝网优化的初始变量和目标函数，并根据初始变量值利用产量预测模型来计算初始产量，基于此，利用目标函数，计算相应的初始目标值；根据初始变量值、初始产量和初始目标值，对目标函数进行逼近求解，得到最优控制量及最优目标函数值。本发明可自动优化关键裂缝参数，得到与地质情况相匹配的最优缝网分布。

技术研发人员：周彤,李凤霞,王濡岳,王海波,张驰,李远照
受保护的技术使用者：中国石油化工股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15