壓裂施工實時輔助決策系統應用研究

于振山

[摘 要]在以往油田壓裂施工的過程中，指揮人員在現場的壓裂儀表車內監測實時動態數據，指揮壓裂施工作業。與此同時，壓裂施工時需要使用超高壓強進行作業，現場作業的機械噪聲很大，對現場指揮會造成一定的干擾。為了解決上述問題，油田有必要開發一套能夠同時獲取來自壓裂儀表車和微地震監測主站實時數據的壓裂實時輔助決策系統，將實時壓裂數據和微地震裂縫監測信息遠程回傳，方便專家、技術人員實時監測、分析決策。

[關鍵詞]壓裂；微地震；輔助決策

doi：10.3969/j.issn.1673 - 0194.2017.22.033

[中圖分類號]P631.83 [文獻標識碼]A [文章編號]1673-0194（2017）22-00-02

1 研究背景

目前，我國大部分油田都采用壓裂來提高石油產量，儲層壓裂是低滲透油田實現高產、穩產的重要手段。微地震監測技術是目前儲層壓裂中最精確、及時、信息最豐富的監測手段。實施微地震監測數據可以及時指導壓裂作業，適時調整壓裂參數，對油氣田生產開發提供有效指導。

由于微地震監測主站與壓裂作業地點有一定的距離，指揮人員無法同時關注壓裂儀表車和微地震監測系統的實時動態數據，數據不能進行實時對比。因此，根據壓裂和微地震監測數據所繪制的最終玫瑰圖、壓裂施工數據只能用于總結壓裂作業，不能用于本次壓裂的決策指揮。與此同時，壓裂施工時需要使用超高壓強進行作業，現場作業的機械噪聲很大，對現場指揮會造成一定的干擾。這些都成為現場指揮壓裂施工的不利因素，給油田壓裂施工作業的決策指揮帶來了困難。

為了解決上述問題，油田急需開發一套能夠同時獲取來自壓裂儀表車和微地震監測主站的實時數據，同時瀏覽和查詢壓裂施工設計方案，兼容各種壓裂儀表車和裂縫監測系統數據格式及接口規范的壓裂實時輔助決策系統。同時，該系統采用4G無線通信方式，將實時壓裂數據和微地震裂縫監測信息遠程回傳，方便專家、技術人員的實時監測、分析決策。

2 壓裂實時輔助決策系統的工作原理

技術人員在現場壓裂儀表車中，部署一臺安裝有壓裂監控軟件的電腦，通過數據線與壓裂儀表車數據輸出端口連接，對儀表車壓裂數據進行實時采集，然后通過4G通信模塊將壓裂數據遠程回傳至數據庫服務器。同時，微地震監測主站的電腦，也通過4G通信模塊將微地震數據遠程回傳至數據庫服務器。技術人員在監控中心部署一臺配有固定IP地址的服務器，服務器上安裝壓裂數據庫服務軟件和后臺管理程序，可以對壓裂數據、微地震數據進行存儲、處理。專家、技術人員可以通過互聯網訪問數據庫服務器，對現場壓裂數據進行實時監測、分析查看，遙控指揮壓裂現場施工作業。

3 壓裂實時輔助決策系統的應用效果

壓裂施工實時輔助決策系統采用Delphi 7開發、C/S架構，由專用的采集、顯示、管理客戶端與服務器端進行通訊，服務器端負責讀寫數據庫來實現軟件功能。

3.1 壓裂數據監測

該系統對采集到的壓裂施工數據進行可視化處理，以曲線或數據的形式實時顯示時間、油壓、套壓、排量、砂比（砂濃度）和砂量等參數；顯示油壓、套壓與施工時間的雙對數曲線；并提供壓裂參數超限、雙對數曲線預警功能。

3.2 雙曲線預警

系統顯示油壓、套壓和時間的雙對數曲線，根據logPe—logt曲線，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。

模式Ⅱ——斜率為零（e=0）

這時裂縫延伸壓力不變，稱為臨界凈壓力，裂縫的延伸速率下降，表示縫高穩定增長到應力遮擋層內，還有可能是地層內天然微裂隙張開，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重限制，縫內壓力快速上升，表示裂縫內可能出現了堵塞。

模式V——斜率為負值（e<0）

裂縫高度快速不穩定增長，水力裂縫延伸到低應力層或壓竄，也可能是溝通了天然裂縫，濾失量增加，此結果會導致裂縫內砂堵，壓力將很快上升。

3.3 微地震裂縫監測

該系統主要顯示裂縫形態圖、裂縫長度圖、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 語

壓裂施工實時輔助決策系統將集壓裂數據實時采集、裂縫形態監測、壓裂參數預警等多種功能于一體。指揮人員可以遠程監測指揮壓裂作業，同時由于信息的集成化和系統化，使實時監測、決策指揮能夠更為準確有效。其主要目的是為油田的生產開發提供有效指導，保證油田的高產、穩產，具有巨大的經濟效益和社會效益。

主要參考文獻

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