一種利用支撐劑探測確定壓裂裂縫高度的方法技術

本發明專利技術公開了一種利用支撐劑探測確定壓裂裂縫高度的方法。支撐劑中增加高俘獲截面材料Gd2O3，利用脈沖中子與支撐劑作用，獲取Gd俘獲伽馬計數，確定壓裂裂縫高度。地層在水力壓裂后，通過地層壓裂裂縫注入配有高俘獲截面材料的支撐劑；利用脈沖中子測井儀器測量地層混合伽馬能譜；處理伽馬能譜得到測量井段高俘獲截面材料的俘獲伽馬計數，進而確定支撐劑位置及裂縫高度。本發明專利技術相對現有裂縫高度確定技術，具有只需單次測量、測量靈敏度高、無放射性污染等優勢。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及石油天然氣勘探開發領域，尤其是。
技術介紹
水力壓裂作為一種增產技術，廣泛應用于石油天然氣，尤其是頁巖油氣等非常規油氣藏的開發；其主要是利用水壓將巖石層壓裂，通過注入支撐劑，改變儲層滲流能力，從而釋放出其中石油或天然氣。準確地評價支撐劑位置及近井眼壓裂裂縫的高度對于評估與優化增產措施具有重要價值。目前，近井眼壓裂裂縫的核測井評價方法主要有放射性示蹤測量及非放射性示蹤測量兩種技術。放射性測量技術主要是通過在支撐劑或是壓裂流體中添加放射性示蹤同位素如鈧、銥等，然后利用自然伽馬或自然伽馬能譜測井進行壓裂前及壓裂后測井，對比壓裂前后伽馬計數的不同，評價次生壓裂裂縫高度。由于受安全、環境保護及運輸限制、儲存及使用要求的限制，放射性示蹤支撐劑推廣受到限制。現有非放射性示蹤測量技術通過在支撐劑中增加高俘獲截面材料，利用中子與支撐劑作用，在壓裂前及壓裂后，分別利用補償中子儀器(CNL)進行測井，通過對比前后近、遠探測器熱中子計數率，解釋壓裂裂縫高度；或利用脈沖中子俘獲測井(PNC)，測量俘獲伽馬時間譜，對比壓裂前后近、源探測器俘獲伽馬計數率及熱中子俘獲截面的變化，分析裂縫高度。但存在需要兩次測量，受壓裂前后井眼流體、地層流體飽和度等因素變化的影響較大等不足。
技術實現思路
為了解決現有技術的不足，本專利技術提出了一種用于確定壓裂裂縫高度的新方法，其具有無放射性污染、只需單次測量、裂縫識別靈敏度高等優勢。本專利技術采用如下技術方案:，所述方法包括地層在水力壓裂后，通過地層壓裂裂縫注入配有高俘獲截面材料的支撐劑，利用脈沖中子測井儀器測量地層混合伽馬能譜，處理伽馬能譜得到測量井段高俘獲截面元素的俘獲伽馬計數，進而確定支撐劑位置及裂縫高度。優選地，所述支撐劑以鋁礬土為原料，利用粉末制粒，燒制形成；所述支撐劑配有高俘獲截面材料主要組成為Gd2O3，其中Gd2O3與支撐劑總量的百分比為0.6% -0.8%。優選地，所述脈沖中子測井儀器包括一個脈沖中子源、及至少一個伽馬探測器。優選地，所述脈沖中子測井儀器包括一個脈沖中子源、近伽馬探測器、及遠伽馬探測器，所述近伽馬探測器連接有近探測器屏蔽裝置，所述遠伽馬探測器連接有遠探測器屏蔽裝置。優選地，所述伽馬能譜為512道俘獲伽馬能譜。優選地，所述高俘獲截面元素的俘獲伽馬計數為Gd元素的俘獲伽馬絕對計數。優選地，所述處理伽馬能譜采用加權約束最小二乘法，在處理伽馬能譜前首先利用刻度井實驗或數值模擬方法獲取采用上述脈沖中子測井儀器的標準俘獲伽馬能譜。采用如上技術方案取得的有益技術效果為:本專利技術首先在壓裂井中注入配有具有高俘獲截面的Gd2O3材料的支撐劑，利用脈沖中子測井儀器進行測量，然后基于地層常見元素標準伽馬能譜，利用加權約束最小二乘方法，處理得到Gd元素的俘獲伽馬計數，進而利用其確定裂縫高度，相對現有裂縫高度確定技術，具有只需單次測量、測量靈敏度高、無放射性污染等優勢。【附圖說明】圖1為利用支撐劑探測確定壓裂裂縫高度示意圖。圖2為Gd元素俘獲伽馬計數隨深度變化關系示意圖。圖3為元素標準伽馬能譜示意圖。圖4為本專利技術與非放射性示蹤裂縫高度確定方法效果對比圖。圖5為支撐劑中Gd元素含量變化響應圖。圖6為本專利技術現場應用實例效果圖。【具體實施方式】結合附圖1至6對本專利技術的【具體實施方式】做進一步說明:，所述方法包括地層在水力壓裂后，通過地層壓裂裂縫注入配有高俘獲截面材料的支撐劑，支撐劑以鋁礬土為原料，利用粉末制粒，燒制形成；所述支撐劑配有高俘獲截面材料主要組成為Gd2O3，其中Gd2O3與支撐劑總量的百分比為0.6% -0.8%。利用脈沖中子測井儀器測量地層混合伽馬能譜，處理伽馬能譜得到測量井段高俘獲截面元素的俘獲伽馬計數，進而確定支撐劑位置及裂縫高度。脈沖中子測井儀器包括一個脈沖中子源、及至少一個伽馬探測器。如圖1所示，本具體實施例選用的脈沖中子測井儀器采用D-T脈沖中子發生器2為脈沖中子源，包括近伽馬探測器4、及遠伽馬探測器6，所述近伽馬探測器連接有近探測器屏蔽裝置3，所述遠伽馬探測器連接有遠探測器屏蔽裝置5。圖1中，7為壓裂目標地層，8為非壓裂目標地層，9為支撐劑支撐的壓裂裂縫。處理伽馬能譜采用加權約束最小二乘法，在處理伽馬能譜前首先利用刻度井實驗或數值模擬方法獲取采用上述脈沖中子測井儀器的標準俘獲伽馬能譜。下面闡述Gd元素俘獲伽馬計數計算方法:處理實際實測俘獲伽馬能譜數據時，受溫度、儀器、自然放射性干擾影響較大，造成測量譜質量較差，會導致解不夠穩定，使地層某些元素的產額為負值，為了能夠使地層含有元素為正值，采用奇異值分解的迭代解法。最小二乘優化原則加上懲罰項，則優化原則變為:min (| | AY-C | |2+ a | | BX | |)式中:α I |ΒΧ| I為懲罰項；α = γ/SNR ; γ為經驗系數；SNR為信噪比。Y為不同元素產額(包含Gd) ;C為測量得到俘獲伽馬能譜數據。利用奇異值分解，得到方程組的迭代解。最終獲取Gd元素產額，進而獲取Gd元素俘獲伽馬計數:Ccd=YcdXCtotal式中，CedS Gd元素俘獲伽馬計數；Y ed為Gd元素計算產額；C total為測量地層混合俘獲譜總計數。如圖2所示，Gd俘獲伽馬計數在非壓裂目標地層8、壓裂目標地層、另一非壓裂目標地層8’的Gd俘獲伽馬計數曲線4，可以看出在非壓裂地層Gd俘獲伽馬計數基本為0，在壓裂地層Gd俘獲伽馬計數具有明顯高值，根據明顯高值識別壓裂裂縫高度5。伽馬能譜為512道俘獲伽馬能譜。高俘獲截面元素的俘獲伽馬計數為Gd元素的俘獲伽馬絕對計數。如圖3所示，獲取Gd元素俘獲伽馬計數過程中，地層常見元素標準伽馬能譜。圖3橫坐標為伽馬光子能量，縱坐標為伽馬光子相對計數率；利用圖3中數據處理測量伽馬能譜，獲取Gd元素俘獲伽馬射線。如圖4所示，橫坐標為壓裂裂縫寬度，縱坐標為獲取信息減少或增加百分比；獲取信息對裂縫寬度變化越靈敏，說明該方法對裂縫的識別度越高。此外，本實施例的地層條件為:地層骨架組成:砂巖為80%、石灰巖為20% ;孔隙度為10%，孔隙流體為水。如圖5所示，可以看出本專利技術提出方法對Gd元素含量變化具有最高響應靈敏度。圖5中的地層條件為:地層骨架組成:砂巖為80%、石灰巖為20% ;孔隙度為10%，孔隙流體為水，裂縫寬度為1.0cm。基于實驗或模擬方法獲取地層元素標準俘獲伽馬能譜，利用約束加權最小二乘方法處理測量混合俘獲伽馬能譜，處理得到如圖2、圖4及圖5中所示Gd元素俘獲伽馬計數，本專利技術中采用的元素標準俘獲伽馬能譜如圖3所示。得到不同深度點Gd元素俘獲伽馬計數后，可以進行裂縫高度確定如圖2所示。如圖6所示，本專利技術現場應用實例效果圖，第一道套管接箍測量曲線；第二道為深度；第三道為射孔位置；第四道為自然伽馬測量曲線；第五道為近探測器計算Gd俘獲伽馬計數；第六道為遠探測器計算Gd俘獲伽馬計數。本專利技術相對現有裂縫高度確定技術，具有只需單次測量、測量靈敏度高、無放射性污染等優勢。當然，以上說明僅僅為本專利技術的較佳實施例，本專利技術并不限于列舉上述實施例，應當說明的是，任何熟悉本領域的技術人員在本說明書的指導下，所做出的所有等同替代、明顯變形形式，均落在本說明書的實質范圍之內，理應受到本專利技術的保護。【主權本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種利用支撐劑探測確定壓裂裂縫高度的方法，其特征在于，在支撐劑中增加高俘獲截面材料，利用脈沖中子與支撐劑作用，俘獲伽馬計數，確定壓裂裂縫高度，采用如下步驟：(1)地層在水力壓裂后，通過地層壓裂裂縫注入配有高俘獲截面材料的支撐劑；(2)利用脈沖中子測井儀器測量地層混合伽馬能譜；(3)處理伽馬能譜得到測量井段高俘獲截面材料的俘獲伽馬計數，進而確定支撐劑位置及裂縫高度。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：張鋒，劉軍濤，張泉瀅，王新光，
申請(專利權)人：中國石油大學華東，
類型：發明
國別省市：山東;37