壓裂施工實(shí)時(shí)輔助決策系統(tǒng)應(yīng)用研究

于振山

[摘 要]在以往油田壓裂施工的過(guò)程中，指揮人員在現(xiàn)場(chǎng)的壓裂儀表車(chē)內(nèi)監(jiān)測(cè)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)，指揮壓裂施工作業(yè)。與此同時(shí)，壓裂施工時(shí)需要使用超高壓強(qiáng)進(jìn)行作業(yè)，現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)的機(jī)械噪聲很大，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)指揮會(huì)造成一定的干擾。為了解決上述問(wèn)題，油田有必要開(kāi)發(fā)一套能夠同時(shí)獲取來(lái)自壓裂儀表車(chē)和微地震監(jiān)測(cè)主站實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的壓裂實(shí)時(shí)輔助決策系統(tǒng)，將實(shí)時(shí)壓裂數(shù)據(jù)和微地震裂縫監(jiān)測(cè)信息遠(yuǎn)程回傳，方便專(zhuān)家、技術(shù)人員實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、分析決策。

[關(guān)鍵詞]壓裂；微地震；輔助決策

doi：10.3969/j.issn.1673 - 0194.2017.22.033

[中圖分類(lèi)號(hào)]P631.83 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]A [文章編號(hào)]1673-0194（2017）22-00-02

1 研究背景

目前，我國(guó)大部分油田都采用壓裂來(lái)提高石油產(chǎn)量，儲(chǔ)層壓裂是低滲透油田實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)的重要手段。微地震監(jiān)測(cè)技術(shù)是目前儲(chǔ)層壓裂中最精確、及時(shí)、信息最豐富的監(jiān)測(cè)手段。實(shí)施微地震監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)可以及時(shí)指導(dǎo)壓裂作業(yè)，適時(shí)調(diào)整壓裂參數(shù)，對(duì)油氣田生產(chǎn)開(kāi)發(fā)提供有效指導(dǎo)。

由于微地震監(jiān)測(cè)主站與壓裂作業(yè)地點(diǎn)有一定的距離，指揮人員無(wú)法同時(shí)關(guān)注壓裂儀表車(chē)和微地震監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)不能進(jìn)行實(shí)時(shí)對(duì)比。因此，根據(jù)壓裂和微地震監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)所繪制的最終玫瑰圖、壓裂施工數(shù)據(jù)只能用于總結(jié)壓裂作業(yè)，不能用于本次壓裂的決策指揮。與此同時(shí)，壓裂施工時(shí)需要使用超高壓強(qiáng)進(jìn)行作業(yè)，現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)的機(jī)械噪聲很大，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)指揮會(huì)造成一定的干擾。這些都成為現(xiàn)場(chǎng)指揮壓裂施工的不利因素，給油田壓裂施工作業(yè)的決策指揮帶來(lái)了困難。

為了解決上述問(wèn)題，油田急需開(kāi)發(fā)一套能夠同時(shí)獲取來(lái)自壓裂儀表車(chē)和微地震監(jiān)測(cè)主站的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，同時(shí)瀏覽和查詢(xún)壓裂施工設(shè)計(jì)方案，兼容各種壓裂儀表車(chē)和裂縫監(jiān)測(cè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)格式及接口規(guī)范的壓裂實(shí)時(shí)輔助決策系統(tǒng)。同時(shí)，該系統(tǒng)采用4G無(wú)線(xiàn)通信方式，將實(shí)時(shí)壓裂數(shù)據(jù)和微地震裂縫監(jiān)測(cè)信息遠(yuǎn)程回傳，方便專(zhuān)家、技術(shù)人員的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、分析決策。

2 壓裂實(shí)時(shí)輔助決策系統(tǒng)的工作原理

技術(shù)人員在現(xiàn)場(chǎng)壓裂儀表車(chē)中，部署一臺(tái)安裝有壓裂監(jiān)控軟件的電腦，通過(guò)數(shù)據(jù)線(xiàn)與壓裂儀表車(chē)數(shù)據(jù)輸出端口連接，對(duì)儀表車(chē)壓裂數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)采集，然后通過(guò)4G通信模塊將壓裂數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程回傳至數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器。同時(shí)，微地震監(jiān)測(cè)主站的電腦，也通過(guò)4G通信模塊將微地震數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程回傳至數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器。技術(shù)人員在監(jiān)控中心部署一臺(tái)配有固定IP地址的服務(wù)器，服務(wù)器上安裝壓裂數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)軟件和后臺(tái)管理程序，可以對(duì)壓裂數(shù)據(jù)、微地震數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)、處理。專(zhuān)家、技術(shù)人員可以通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)訪(fǎng)問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)壓裂數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、分析查看，遙控指揮壓裂現(xiàn)場(chǎng)施工作業(yè)。

3 壓裂實(shí)時(shí)輔助決策系統(tǒng)的應(yīng)用效果

壓裂施工實(shí)時(shí)輔助決策系統(tǒng)采用Delphi 7開(kāi)發(fā)、C/S架構(gòu)，由專(zhuān)用的采集、顯示、管理客戶(hù)端與服務(wù)器端進(jìn)行通訊，服務(wù)器端負(fù)責(zé)讀寫(xiě)數(shù)據(jù)庫(kù)來(lái)實(shí)現(xiàn)軟件功能。

3.1 壓裂數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)

該系統(tǒng)對(duì)采集到的壓裂施工數(shù)據(jù)進(jìn)行可視化處理，以曲線(xiàn)或數(shù)據(jù)的形式實(shí)時(shí)顯示時(shí)間、油壓、套壓、排量、砂比（砂濃度）和砂量等參數(shù)；顯示油壓、套壓與施工時(shí)間的雙對(duì)數(shù)曲線(xiàn)；并提供壓裂參數(shù)超限、雙對(duì)數(shù)曲線(xiàn)預(yù)警功能。

3.2 雙曲線(xiàn)預(yù)警

系統(tǒng)顯示油壓、套壓和時(shí)間的雙對(duì)數(shù)曲線(xiàn)，根據(jù)logPe—logt曲線(xiàn)，由斜率e可定性地判斷裂縫延伸狀況。

模式Ⅰ——較小的正斜率（0.14

表示裂縫在高度方向延伸受阻，這是正常施工曲線(xiàn)。

模式Ⅱ——斜率為零（e=0）

這時(shí)裂縫延伸壓力不變，稱(chēng)為臨界凈壓力，裂縫的延伸速率下降，表示縫高穩(wěn)定增長(zhǎng)到應(yīng)力遮擋層內(nèi)，還有可能是地層內(nèi)天然微裂隙張開(kāi)，使濾失量與注入量持平。

模式Ⅲ——斜率為1（e=1）

施工井底壓力上升，裂縫在垂向和水平方向的延伸都被限制，縫內(nèi)壓力上升，縫寬增加。

模式Ⅳ——斜率大于1（e>1）

井底壓力急劇上升，裂縫在垂向和水平方向的延伸都被嚴(yán)重限制，縫內(nèi)壓力快速上升，表示裂縫內(nèi)可能出現(xiàn)了堵塞。

模式V——斜率為負(fù)值（e<0）

裂縫高度快速不穩(wěn)定增長(zhǎng)，水力裂縫延伸到低應(yīng)力層或壓竄，也可能是溝通了天然裂縫，濾失量增加，此結(jié)果會(huì)導(dǎo)致裂縫內(nèi)砂堵，壓力將很快上升。

3.3 微地震裂縫監(jiān)測(cè)

該系統(tǒng)主要顯示裂縫形態(tài)圖、裂縫長(zhǎng)度圖、裂縫高度圖、微地震事件方位角玫瑰圖和微地震事件圖等。

4 結(jié) 語(yǔ)

壓裂施工實(shí)時(shí)輔助決策系統(tǒng)將集壓裂數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集、裂縫形態(tài)監(jiān)測(cè)、壓裂參數(shù)預(yù)警等多種功能于一體。指揮人員可以遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)指揮壓裂作業(yè)，同時(shí)由于信息的集成化和系統(tǒng)化，使實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、決策指揮能夠更為準(zhǔn)確有效。其主要目的是為油田的生產(chǎn)開(kāi)發(fā)提供有效指導(dǎo)，保證油田的高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)，具有巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

主要參考文獻(xiàn)

[1]翁定為，雷群，李東旭.縫網(wǎng)壓裂施工工藝的現(xiàn)場(chǎng)探索[J].石油鉆采工藝，2013（1）.

[2]計(jì)勇，郭大立，王東浩.綜合應(yīng)用多種壓裂軟件技術(shù)研究[J].重慶科技學(xué)院學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2009（11）.

[3]謝桂學(xué).國(guó)內(nèi)壓裂酸化軟件的開(kāi)發(fā)現(xiàn)狀及發(fā)展趨向[J].斷塊油氣田，1996（3）.