影响水力压裂效果的因素及人工神经网络评价_孙东生
影响水力压裂效果的因素及人工神经网络评价
摘 要 ：水 力压 裂是低 渗透 油 气 田提 高开采 效 益的主 要技术 手段之 一 ，但 是影 响水 力压裂 效果 的 因素较 多，如地质 特征 、储层 物性 和地 层能量 等。 为 了达 到理想 的压 裂效果 ，就要 综合考 虑各 个 影响 因素之 间的相 互关 系 ，找 出影响压 裂 效果 的主要 因 素。本 文利用 人工 神经 网络 方法建 立 了数学评 估模 型并 对 已有 的大量 生产 数据进 行 了 网络训 练 和方 法验证 。结果 证 明所建 立 的压裂 井潜 能评 估模 型稳定 性好 ，预测 精 度 较 高 ，对油 田水力 压裂 的选 井评层及 产 能预测具 有 一定 的指 导 意义。
大量 的压裂 生产数 据进 行训 练 ，并对部 分压 裂效果 进行 了预测 。
收 稿 日期 ：２ ０ －５ １ ０ ６ ０ ．０
基 金项 目 ：胜 利 油 田滨 南 采 油 厂项 目 ＜ 应 力 在 重 复 压 裂 中 的应 用 研 究 》 （ 目编 号 ：Ｙ Ｂ ５８ 地 项 Ｋ ００ ）资 助 。 作 者 简 介 ：孙 东 生 （９０） １８一 ，男 ，在读 硕 士 ，主 要 从 事 岩 石 力学 、地 应 力 、油 田 水 力 压裂 等 方 面 的 研 究 。
加 ，很 多老井 都处 于 停产 或 半 停 产状 态 ，都 进 行 了 大量 的压 裂生 产 ，积 累 了大 量 的 生 产数 锯 。又 由于影响 压裂 效果 的因素 较多 ，且其 间关 系及其 复杂 ，各影 响 因素 与压 裂效果 之 间不 存在 简单 的线性 函数 关 系 ，而 是复 杂 的非线 性 函数关 系 ，所 以利用 已有 生产数 据建立 科学 的
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４６ ８
１２ 人 工神经 网络 ．
胡尖山油田水力压裂效果模糊综合评判模型
２１ ０ ０年 ４月
文 章 编 号 ：１０ ６ ３ （０ ０ ０ ０ ０ ０６— ５ ５ ２ １ ）２— １９—０ ２
特 种 油 气 藏
Ｓ ｃ ａ ｌａ ｄ Ｇａ ｓ ｒ ｏｒ ｐｅ ｉｌＯｉ ｎ ｓ Ｒｅ ｅ ｖ ｉｓ
Ｖｏ ７ Ｎｏ ２ Ｌ １ ． Ａｐ ． ２０１ ｒ ０
刖 舌 前 言
鄂 尔 多斯 盆 地 胡尖 山油 田属 于 低 渗裂 缝 性 油
藏 ，含 油层 系 多 、物性 差 别 大 ，水 力 压 裂 改 造 成
１ 模糊综合评判模型 俣 绿合 判侯型
１ １ 因素 论域 和评 价论 域 的确 定 ．
为确保 油 田高 效 开 发 的 必要 措 施 Ｌ ｊ 因此 ，建 ｌ 。
胡 尖 山油 田水 力 压 裂 效 果 模 糊 综 合 评 判 模 型
裴润有 ， 一 蒲春 生 ， 吴飞鹏 任 正城 高永 亮 ， ，
（ ．中 国 石 油 大 学 ， 京 １ 北 １２ ０ ；．中 油 长 庆 油 田 分 公 司 ， 西 ０ ２０ ２ 陕 东营 ２７６ ） ５０ １ 西安 ７０ ６ ； １０ ５ ３ ．中 国石 油 大学 ， 山东
（ ）评 价领 域 的确定 。在 分析 其评 价指标 时 ， ２ 根 据储 层 的实 际情 况 和现场 资料 提取情 况 ， 以压 裂
投 产后 的 日产油量 为 效果评 价 的主要 指标 ， 针对 每 个 储层 分别 考虑 ， 除 层 位 不 同 的影 响 ， 将 日产 消 再 液 量除 以单井 的油层 厚 度 ， 到 了单 米 １ 液量 ， 得 ３产
设 计 等方 面成 功 得 到 了大 范 围 应 用 Ｊ ，在 石 油
工业 中也具 有 广 阔 的应 用 前 景 ，对 于 水 力 压
水力喷射压裂技术研究与应用
水力喷射压裂技术研究与应用1. 引言1.1 研究背景水力喷射压裂技术是一种在油田开发中广泛应用的新型技术，它通过高压液体射流作用于裂隙岩石，从而使岩石发生裂缝并增加渗透性，有利于油气的产出。
随着油气资源开采难度的增加，传统的压裂技术已经不能满足对高效、高产的需求，水力喷射压裂技术应运而生。
研究背景是水力喷射压裂技术在油田开发中的应用历史较短，相关研究相对较少，而且存在一些问题和挑战。
目前对水力喷射压裂技术的理论研究还不够深入，工程实践中存在一定的技术难点，如流体动力学特性、裂缝扩展规律等方面的研究仍需加强。
由于水力喷射压裂技术在油田开发中具有重要的应用价值，因此对其进行深入研究具有积极意义。
本文将对水力喷射压裂技术的原理、工艺流程、应用案例以及未来发展趋势进行探讨，旨在为该技术的进一步应用提供理论参考和实践指导。
1.2 研究意义研究水力喷射压裂技术的意义在于解决油气田开采中存在的一系列挑战和问题。
水力喷射压裂技术可以提高油气井的产能和采收率，加快油气的开采速度，从而提高油气田的经济效益。
水力喷射压裂技术还可以降低油井的产能下降速度，延长油气田的产出周期，延长油井的寿命。
水力喷射压裂技术的研究和应用不仅可以提高单井生产能力，还可以改善整个油气田的开发效果，为油气资源的高效开发和利用提供技术支持和保障。
深入研究水力喷射压裂技术的原理和工艺，探索其在油气田开采中的应用范围和效果，具有重要的实际意义和推广价值。
1.3 研究目的研究目的是为了深入了解水力喷射压裂技术在地下岩石中的应用及效果，为油气田的开发提供技术支持和指导。
通过研究水力喷射压裂技术的原理和工艺流程，探讨其在不同地质条件下的适用性和优势，为进一步优化和完善该技术提供参考。
通过分析水力喷射压裂技术的应用案例和发展趋势，可以为相关领域的研究人员和工程师提供实际操作的指导和经验分享，推动水力喷射压裂技术的进一步应用和推广。
最终目的是为了推动油气勘探开发领域的技术创新和发展，提高油气勘探开发效率和产量，促进能源行业的持续发展和进步。
人工神经网络在石油水压裂过程仿真中的应用
模 方法 无法 建立起 精确 的仿 真模 型 ，研 究分 析 了石 油 水 力 压 裂工 艺流 程 各 个部 分 的不 同特 点 ， 分 别 采 用不 同种 类的神 经 网络 建 立仿真 模 型来替 代原 有的模 型 ， 以 Ｒ Ｆ网络 建模 求取 综合 滤 失 系 并 Ｂ
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第２ ５卷 第 ４期
３ ０ ２０ ０ ７年 ７月
北京工商大学学报 （ 自然 科 学 版 ）
Ｊｕｎｌｆ ｅｉ ｅｈｏ ｇ ｄＢｓ ｅ ｎ ｅｓｙＮ ｔ ａＳｉ ｃ Ｅ ｉ ｎ ｏｒａｏ Ｂｉ ｇＴｃｎｌ ｙ ｎ ｕｉ ｓ ｕ ｉ ｒｔ（ ａ ｒｌｃ ｎｅ ｄｉ ） ｊ ｎ ｏ ａ ｎｓ ｖ ｉ ｕ ｅ ｔ ｏ
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第２ ５卷 第 ４期
马志国等 ：人工神经网络在石油水压裂过程仿真 中的应用
客观 存 在的 资源条件 决 定 了水力 压裂 作为 低渗透 油
顺着 孔 隙或微 小裂缝 向井筒 内渗 流 ， 油从远 处 流 原
向井筒 时， 通面 积 较大 ， 流 到井 筒 附近 时 ， 通 流 而 流 面积 却很 小 ，由于 面 积 缩 小 ， 油 流 动 所 遇 到 的 阻 原 力增 大 ， 以致 流动 时 的 能 量大 部 分 消 耗 在克 服 岩 层 阻 力上 ， 到达 井筒 后所 剩 的能量很 少 ， 大大 降低 了 自 喷 能力 ， 甚至 不能 自喷 ， 油 井 产量 上 不 去 ， 响 油 使 影
地 延伸 与扩展 ， 到液 体 的 注入 速 度 与 油 层所 能 吸 直
用 的更深 入理 解 ．所 以需要 引进 新 的建 模 手段 对 原
天然裂缝如何影响水力裂缝的形态
天然裂缝如何影响水力裂缝的形态Arash Dahi Taleghani, Jon E.Olson摘要：水力压裂是公认的在致密裂隙储层中提高采收率的主要增产技术。
压裂作业常由震源诱导的微震事件绘制而成。
在某些情况下，微震描绘很好地显示了相对于注入井诱导裂缝的几何形态的不对称性。
此外，传统理论是沿着垂直于原位压应力的方向来预测裂缝传播路径的，但是在一些情况下，微地震数据表明裂缝是平行于最小压应力方向传播的。
在本文中，我们提出了一种扩展有限元模型法（XFEM），该模型可以模拟非对称裂缝翼的生长以及沿着天然裂缝发生的裂缝生长路径的转折。
模拟结果表明了裂缝形态对差异应力以及对相对于原位最大压应力的天然裂缝方位的灵敏度。
我们研究了在地层（如巴内特页岩）中常见的封闭天然裂缝的特性，发现它们仍然可能作为水力压裂的裂缝开始或转折的薄弱路径。
本文提出的模型预测出裂缝在构造应力方向与天然裂缝方位一致的地层中传播得更快。
1 引言水力压裂是提高油气产量、开采地热能源和危险固体废物处理的一种常用技术。
自其第一次在堪萨斯西部的雨果顿气田使用后（Howard和Fast，1970），水力压裂技术已广泛应用于石油工业。
近年来其应用领域包括非常规页岩气藏，其中福特沃斯盆地巴内特页岩地层是一个值得注意的例子。
巴内特页岩是一套层状硅质泥岩夹碳酸盐岩结核的地层（Loucks和Ruppel，2007），天然裂缝在地层中发育良好。
天然裂缝具有很小开度（小于0.05毫米），一般由方解石充填封闭（Gale 等，2007）。
那些开启的裂缝可能是构造古应力、差异压实、褶皱局部效应或大断层以及与地下岩溶相关联的凹陷导致的。
在大多数情况下，页岩气的成功开采需要水力压裂技术连通天然裂缝系统，增加井筒的有效表面积，用更高效的线性流来支配径向流。
水力裂缝与天然裂缝的相互作用的课题在油田现场、实验室以及数值模拟中都进行了研究。
Warpinski和Teufel（1987）描述了矿物支撑实验，其中水力裂缝沿节理凝灰岩传播。
水力压裂影响因素的分析与优化
（． 国石 油 大 学 石 油 天 然 气 Ｔ 程 学 院 ， 京 １２ ４ ；． 国石 油 大 学 石 油 Ｔ 程 教 育部 重 点 实 验 室 ， 京 ｌ２ ４ ） １中 北 ０ ２ ９ ２中 北 ０ ２ ９
Ｌ ｏ Ｂｉｂ ｎ Ｌ ｕ Ｙｕ ｔ ｎ ａ ｎ ｉ。 ｉ ｅ ｉ Ｑｕ Ｙａ ｕ ｎ Ｇｕ ｎ ｌ ｇ Ｘｕ Ｘｉｏ ｉ ａ ｇａｇ ｏ Ｌｉｇｉ ｎ ａ ｗｅ
（．ａ ｕｔ ｆ ｅｒｌｕ ａ ｄＧａ ｇｎ ｅｉｇ Ｃ ｉａＵｎｖ ｒｉ ｆ ｅｒ ｌ ｍ， ｅｊ ｇ１ ２ ４ ， ｈｎ ； ． ＯＥＫｅ ａ ｏ ａｏｙｏ １ ｃ ｌ ｏ ｔｏｅ ｍ ｎ ｓ Ｆ ｙ Ｐ Ｅｎ ｉｅ ｒ ， ｈｎ ｉｅｓｔ ｏ ｔｏｅ ｎ ｙ Ｐ ｕ Ｂ ｉｎ ０ ２ ９ Ｃ ｉａ ２ ｉ Ｍ ｙＬ ｂ ｒｔｒ ｆ Ｐ ｔｏｅｍ ｎ ｉｅｒｎ ， ｉａＵｎｖｒｉ ｆ ｅｒ ｌ ｍ， ｉｎ ０ ２ ９Ｃｈｎ ） ｅｒｌｕ Ｅ ｇｎ ｅｉｇＣｈｎ ｉｅｓｔ ｏ ｔｏｅ ｙ Ｐ ｕ Ｂｅ ｉｇ１ ２４ ， ｉａ ｊ
断
第 １ ７卷 第 ２期
块
油
气
田
２１ ０ ０年 ３月 ２５ ２
Ｆ Ｕ － Ｌ Ｋ ＯＩ Ａ Ｉ Ｂ ＯＣ Ｌ＆ ＧＡ Ｉ Ｌ Ｓ ＦＥ Ｄ
文 章 编 号 ：０ ５ ８ ０ （ ０ ０ ０ — ２ — ４ １０ — ９ ７ ２ １ ）２ ２ ５ ０
水 力压 裂 影 响 因素 的分 析 与优 化
中 图分 类 号 ： Ｅ３ ７． Ｔ ５ １ 文 献 标 识 码 ： Ａ
Ａｎ ｌ ｓｓａ ｐ ｉ ｉａ ｉ ｎ ｏ ａ ｔ ｒ ｆ ｅ ｔｎ ｙ ａ ｉ ｒ ｃ ｕ ｉ ａ ｙ ｉ ｎｄ ｏ ｔｍ ｚ ｔｏ ｆｆ ｃ ｏ ｓａ ｆ ｃ ｉ ｇ ｈ ｄｒ ｕｌ ｆ ａ ｔ ｒ ｎｇ ｃ
水力喷射压裂工具问题分析及工艺优化
第 ４８ 卷 第 １ 期 周 后 俊 ，等 ：水 力 喷 射 压 裂 工 具 问 题 分 析 及 工 艺 优 化
Hale Waihona Puke · ５７ ·艺管柱方案、配套工具及施工方 案。在 苏 Ａ 井 进 行 １．２ 工具失效问题
在国内，该技术在 长 庆、江 苏、冀 东 等 油 气 田 应 用 比 较 广 泛 ，增 产 效 果 显 著 ，已 成 为 一 项 比 较 成 熟 的 措 施 改造技术。但是，在 水 力 喷 射 压 裂 施 工 过 程 中 广 泛 出现射孔效率低，工 具 失 效 等 问 题。 笔 者 总 结 了 水 力喷射压裂技术现 场 出 现 的 问 题 和 原 因，优 化 了 工
犃狀犪犾狔狊犻狊狅犳犎狔犱狉犪狌犾犻犮犑犲狋犉狉犪犮狋狌狉犻狀犵犜狅狅犾犪狀犱犘狉狅犮犲狊狊犗狆狋犻犿犻狕犪狋犻狅狀
ＺＨＯＵ Ｈｏｕｊｕｎ１，ＣＨＥＮＧＺｈｉｙｕａｎ１，ＹＡＮＧ Ｘｉａｏｙｏｎｇ１，ＷＡＮＧ Ｈａｉｘｉａ２， ＤＩＮＧ Ｋｅｙｕ１，ＬＩＵ Ｚｈｉｂｉｎ１，ＨＡＮ Ｙｏｎｇｌｉａｎｇ１，ＷＡＮＧ Ｙｕｅ１
水 力 喷 射 分 层 压 裂 技 术 是 集 射 孔 、压 裂 、隔 离 一 体 化 的 增 产 措 施 改 造 技 术 ，具 有 一 趟 管 柱 压 裂 多 段 ， 节省作业时 间，降 低 作 业 风 险 等 优 点 。 ［１］ 该 技 术 由 美 国 哈 里 伯 顿 公 司 １９９８ 年 首 次 提 出 ，并 投 入 现 场 应 用，至今已应用上 千 口 井，取 得 了 良 好 的 增 产 效 果。
（１．犈狀犵犻狀犲犲狉犻狀犵犜犲犮犺狀狅犾狅犵狔犚犲狊犲犪狉犮犺犐狀狊狋犻狋狌狋犲，犅犎犇犆，犜犻犪狀犼犻狀３００２８０，犆犺犻狀犪； ２．犛犺犪犾犾狅狑 犠犪狋犲狉犇犲狏犲犾狅狆犿犲狀狋犆狅犿狆犪狀狔，犇犪犵犪狀犵犗犻犾犳犻犲犾犻犱，犆犖犘犆，犜犻犪狀犼犻狀３００２８０，犆犺犻狀犪）
(完整版)水力压裂影响因素研究
中国石油大学（北京）现代远程教育毕业设计（论文）水力压裂影响因素研究水力压裂影响因素研究摘要水力压裂一直以来就是低渗透率油气藏增产的主要措施之一。
为了提高压裂措施的增产效果，以尽可能小的投资获得最大的回报，本文在调研了国内外大量水力压裂资料，总结了水力压裂的基本理论知识与基础原理，在此基础上，对影响水力压裂效果的因素进行了分析与优化。
分析认为影响水力压裂的因素主要可分为四大类：一是改造油层选择不当 ;二是压裂参数设计不合理 ;三是压裂液体系选择不合理 ;四是压后油层处理方法不正确。
最后，针对因素分析结果提出了水力压裂优化措施，实践表明，这些措施使得水力压裂效果得到了很好的改善与提高。
关键词：水力压裂；影响；因素；研究i中国石油大学（北京）现代远程教育毕业设计（论文）目录第一章引言 .............................................1 1 11.1问题 的提出 ............................................. 1.2研究概况 ...............................................第二章 水力压裂基本原理 (3)2.1地应力及其分布 ......................................... 2.2井壁应力 ............................................... 2.3造缝条件 ............................................... 2.4裂缝形态判别 ........................................... 2.5水力压裂二维几何模型 ...................................3 4 6 6 7第三章 水力压裂影响因素分析及优化 .....................................................10 3.1油层选择不当 .......................................... 3.2压裂参数设计不合理 .................................... 3.3压裂液体系选择不合理 .................................. 3.4压后油层处理方法不当 .................................. 3.5水力压裂优化 ..........................................10 12 13 14 14 第四章 总结 ..............................................................................................17 参考文献 .. (18)第一章引言1.1问题的提出近年来，低渗透油气田的开发已经越来越引起人们的关注。
水力压裂综述
文献综述前言水力压裂是油田增产一项重要技术措施。
由地面以超过地层吸收能力的排量高压泵组将液体注入井中，此时，在井底附近便会蹩起压力，当蹩气的压力超过井壁附近地层的最小地应力和岩石抗张强度时，在地层中便会形成裂缝。
随之带有支撑剂的液体泵入缝中，裂缝不断向前延伸，这样，在地层中形成了具有一定长度、宽度及高度的填砂裂缝。
由于压裂形成的裂缝提高了产油层导流能力，使油气能够畅流入井内，从而起到了增产增注的作用。
为了完成水力压裂设计，在地层中造成增产效果的裂缝，需要了解与造缝有关的地应力、井筒压力、破裂压力等分布与大小。
这些因素控制着裂缝的几何尺寸，同时对与地面与井下设备的选择有关。
同时，用于水力压裂的压裂液的性能、数量，支撑剂的排布情况关系到裂缝的几何尺寸，压裂技术-端部脱砂技术，对提高压裂效果起到很大作用，这些因素关系到能否达到油田增产的目的，需要进行详细研究。
在建立适当的裂缝扩展模型的基础上，实现现场实际生产情况的模拟研究，对进一步优化水力压裂参数，提高压裂经济实用性起到很大作用。
这项油田增产措施自发展以来，得到国内外广泛采用，并且经不断的开发试验，已取得很大成效。
水力压裂技术的发展过程水力压裂技术自 1947 年美国堪萨斯州进行的的第一次试验成功以来，至今近已有60余年历史。
它作为油井的主要增产措施，正日益受到世界各国石油单位的重视及采用 ,其发展过程大致可分以下几个阶段:60 年代中期以前 ,各国石油公司的工作者们的研究工作已适应浅层的水平裂缝为主，此时的我国主要致力于油井解堵工作并开展了小型压裂试验。
60 年代中期以后 ,随着产层加深 ,从事此项事业的工作者以研究垂直裂缝为主。
已达成解堵和增产的目的。
这一时期 ,我国发展了滑套式分层压裂配套技术。
70 年代 ,工作进入到改造致密气层的大型水力压裂阶段。
我国在分层压裂技术的基础上 ,发展了蜡球选择性压裂工艺 ,以及化学堵水与压裂配套的综合技术。
80 年代 ,逐步进入了低渗油藏改造时期，并开始了优化水力压裂设计。
页岩气藏水力压裂效果影响因素及评价
1931 水力压裂技术概况多级压裂是指通过限流和封堵球对对储层进行分段，然后逐级进行压裂的技术。
其能根据储层不同的含气特点对不同储层进行分段压裂，方法主要为连续油管压裂[1]。
该技术是水力压裂的重要技术之一，在美国页岩气的开发实践中，大多数都采用多级压裂和水平井二者相结合的技术，只有少部分井采用直井压裂的技术，从产量上来看，水平井多级压裂后的产量为直井压裂产量的7-10倍，而且，从长期来看，采用多级压裂技术更能提高页岩气单井产量。
多级压裂的主要特点表现为分段和多段压裂。
对于水平井段很长的井，多级压裂可以显著提高产量，并且可以根据目的层的不同含气情况优化压裂层位。
多级压裂技术不仅在国外，更是在国内涪陵区块获得了广泛应用。
清水压裂是指通过将减阻剂、支撑剂等许多不同类型的添加剂与大量清水混合后压入地层产生具渗流能力的裂缝，从而使储层获得工业气流的压裂措施。
岩层被压开后，支撑剂对岩层起到支撑作用，从而使裂缝保持张开状态，从而达到压裂作业的效果。
有实验表明通过在清水中添加支撑剂能明显改善不加添加剂的效果。
同时，清水压裂队页岩气层的伤害相比凝胶压裂液更小，这也更有利于后续的排采作业，从而通过更低的压裂成本来获得更高产量。
除了上述技术外，水力压裂的关键技术还包括水力喷射压裂、重复压裂技术以及同步压裂技术。
2 水力压裂效果影响因素影响水力压裂效果的因素有很多，包括储层特征因素、压裂材料及压裂工艺等。
下文将主要介绍储层特征因素[2]。
储层自身的特征主要包括粘土含量或脆性矿物含量、孔隙度和渗透率、有机质（TOC）含量、杨氏模量及泊松比以及天然裂缝的发育情况[3]。
脆性矿物含量，石英、方解石等脆性矿物含量越高，压裂时更容易产生诱导缝形成复杂的网状裂缝。
一般页岩孔渗较低时，压裂对储层的改造效果越好，也更容易改善页岩气的流动性，不过孔渗越低，游离气含量越低，压裂改造更多的是释放吸附在有机质和粘土矿物表面和孔隙中的吸附气。
浅谈煤矿井下的水力压裂技术
浅谈煤矿井下的水力压裂技术随着我国煤矿开采深度逐步增加，瓦斯灾害日益突出，为保证煤矿安全生产，人们越来越重视瓦斯灾害的治理研究。
目前瓦斯抽放是瓦斯治理最有效的措施，但由于国内煤层具有低渗透率的特点，瓦斯抽放效果有限，如何提高煤层的渗透率，增大透气性系数，成为目前瓦斯治理工作研究的重点。
当前常用的方法主要有深孔松动爆破和煤层高压注水压裂两种，前者虽然能够提高煤层的渗透率，但在应用过程中易产生哑炮而留有安全隐患。
目前淮南矿业集团正大力推广水力压裂增透技术，提高钻孔抽采效果，减少钻孔施工数量，实现技术经济一体化。
1 水力压裂增透技术基本原理煤矿井下水力压裂是一种使低渗煤层增透的技术，其基本原理是借助高壓水通过钻孔以大于煤岩层滤失速率的排量向煤岩体注入，克服最小地应力和煤岩体的抗拉强度，在煤层各种原生弱面内对弱面两壁面产生的劈裂或支撑作用使弱面发生张开、扩展和延伸，从而对煤层形成内部分割，这种分割过程一方面通过原生弱面的张开和扩展，增大了裂隙等弱面的空间体积，增加了煤体孔隙率；另一方面原生孔裂隙等弱面的延伸增加了孔裂隙之间的连通，形成相互交织的多裂隙连通网络，增加了瓦斯的运移通道，正是由于这种裂隙连通网络的形成，致使煤层的渗透率大大提高，在负压抽采过程中，使得吸附瓦斯得以快速解吸，从而提高低渗煤层的抽采效果。
2 施工背景淮南潘一矿东井西一（13-1）盘区顶板回风上山揭13-1煤预计瓦斯压力达到5MPa左右，突出危险性较大，为提高揭煤消突钻孔的预抽效果，达到快速消突的目的，确保安全、高效地揭过13-1煤层。
选择对该处揭煤采取水力压裂增透技术。
3 钻孔施工3.1 水力压裂钻孔设计本次压裂试验压裂半径按30m进行设计，共设计5个压裂钻孔，分别为压1、压2、压3、压4与压5，其中压2与压5均穿过13-1煤层1m，即进入13-1煤层顶板1m。
5个压裂钻孔分两个地点进行压裂，其中压1、压2、压3孔在1252（3）底板巷施工，压4与压5在揭煤巷道施工至法距15m处施工。
莫北油气田水力压裂及影响因素分析
图 ２ 压 裂 液 流 变 曲线
、
压 裂 液 是水 力 压裂 改 造 油 气层 过 程 中 的 工作
在 水 力压 裂 中支 撑 剂 的作 用 ， 在于 充 填压 裂 产
、
液 。压裂液起着传递压力、 形成地层裂缝、 携带支撑
・
生 的水 力裂 缝 ， 之不再 重新 闭合 ， 形成 一个具 有 使 且
由北 向南呈 “ 条带 ” ， 局部 断裂封 闭分 割成块 状 ， 状 被 独 自形成 油藏 ， 水界 面基本 统一 、 油 油藏 压力 系数较
低 、 挡层厚 而稳 定 ， 遮 莫 莫 ９莫 ０５井 区的平 均隔 、 ０ 层厚 度在 ｌｍ、５ ２ 。 造位 于准 噶尔盆 地 中央 Ｏ １ｍ、Ｏ 构 凹 陷莫 北 凸起 ， 于 陆梁 隆 起含 油气 区带 与 马桥 凸 介
３ ２１ 地质因素 ． ． ①构造位置 构 造在油气聚集 成藏的过程中起着重要 的作 用， 并影 响 油气 的分布 。因此 ， 造 位置 的不 同在 一 构 定程度上就决定了油气井的 自然产能的差异以及压
裂 后油 气井 产量 的不 同 。莫北 三工 河组 油藏 是一 个
２． ， ｏ ８ 施工排量控制在 ２ ５ ｍ３ 平均 ２ ８ 。 ． —３ ｔ ｍ， ．ｍ ／
０
０５ ０ 井区 Ｊ 。曾先后在 ９口井上进行复压测试 。测 １。 ｓ 试井段３ ２ ．ｍ－３ ９：ｍ， ８９ ０ －８３０ 测试井为 自喷井。 测试 地 层 压 力 在 ３ — ３ ＭＰ ， ２ ７ ａ 流动 压 力 在 １ ． — ２ ． ９０ ８
６ ＭＰ 。平 均 流 压 ２ ． ＭＰ ， 层 实 际 闭合 压 力在 ３ ａ ５６ ａ地
收稿 日期 ；０ １ ５ １ ２１ —０ － ６ 作者 简介 ： 贾海正（９ ２ ） 男，０ ９年毕业 于中国石油大学（ 东） １ ８一 ， ２ ０ 华 矿产普查与勘探 专业， 硕士研究生 ， 目前从 事油田采
“三软”低透气性难抽煤层水力压裂增透技术研究
油层水力压裂效果的因素
油层水力压裂效果的因素市场经济在不断的发展变化，人们在石油方面的需求量也越来越高，对于还不存在某种能够代替石油的现在，水力压裂在石油的整个开采过程起着不可忽视的作用，其效果在很大程度上影响着石油的开采过程。
在石油的整个开采过程当中主要使用的手段就是水裂压，其影响因素有很多种，像实施的技术手段以及不一样的地质地形条件等。
将油层的水力压裂效果的影响因素进行探索分析，有助于提高石油开采的质量，有利于获得显著的效果。
一、引言我国针对石油开采方面的分析研究存在起步比较晚发展比较快的特点，而在我国最开始的石油开采采取水力压裂的方式进行增产的是陕北油田，当学会使用水力压裂之后产油量与以往相比增加了一倍，采取水力压裂的方法来控制水并进行石油开采增产，显然其作用是无法忽视的。
因此对油层的水力压裂效果的影响因素进行探索分析，可以在一定程度上帮助石油进行开采，也使开采过程当中的技术得到一定程度的提高与改善，其有利于石油开采的发展，有利于石油产业的发展。
二、储油层地质特征分析对陕北油田的水力压裂应用效果进行分析，在其三角洲的前缘存在一些比较复杂的砂岩进行堆积，油平面当中有薄或者厚形成，存在各种各样的组合分叉，这样方便于发现剩余油的分布规律和措施，还可以体现储层水力压裂的效果。
而三角洲的冲积平原中有一些厚层的砂岩体堆积，因为储层的形式相对来书比较单一，而且其分布也比较稳定，所以剩余油大多都分布在层内。
早期储层水淹存在的程度比较低，因为储层存在较优的真实性，而且注射用的效果是十分好的，其水力压裂效果也很明显。
但是当储层的含水量比较高的情况下，尽管储层当中存在大量的剩余油，由于采取水力压裂的方法具有比较大的难度，所以很难挖掘出具有的潜力。
在三角洲前缘的砂岩当中，油层当中是薄差水，其注射效果是非常不明显的，实施起来会比较困难，并且在早期具有十分明显的水力压裂效果，一般当注水效果出现之后，水力压裂效果将对储层进行干扰。
三、水力压裂液的影响分析针对具有低渗透现象的油层，使用水力压裂液的效果是十分明显的，其是油层增产的一项重要的影响因素，具有的性能可以实现压后增产，然而在储存油层当中使用水力压裂液也存在一定程度的危害。
提高波及效率的水井水力压裂新技术
提高波及效率的水井水力压裂新技术
赵生孝;张敏琴;庞兴梅;谢政（译）
【期刊名称】《青海石油》
【年(卷),期】2009(027)003
【摘要】在印度西部一注水开发油田，许多注水井的注水能力很低，因此需要压裂作业，以提高采收率并延迟水突破时间。
在提高注水波及效率方面，常规措施（如酸化作业）效果不是很好，而压裂则能产生很好的效果。
在以上基础上，产生了一种新的水井压裂方法一水井水力压裂技术。
水力压裂施工时．水井地层中能产生有限的裂缝长度，从而产生更高的波及效率。
本文即是对这一技术应用的井位选择、室内试验、有关数据计算、施工设计、施工参数实时记录、施工效果等内容作了详细描述。
【总页数】5页(P35-39)
【作者】赵生孝;张敏琴;庞兴梅;谢政（译）
【作者单位】青海油田井下作业公司;青海油田钻采工艺研究院
【正文语种】中文
【中图分类】TE357.1
【相关文献】
1.基岩水井水力压裂专用压裂液试验研究 [J], 李小杰;叶成明;李炳平;解伟
2.油水井增产增注及提高采收率新技术 [J], 曾羽佳
3.注采优化提高平面非均质低渗油藏井网水驱波及效率 [J], 郭迎春; 曲全工; 曹小
朋; 季迎春; 邹建; 苗明; 宋黎光; 冯海如; 王志兴
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5.分流控制提高低渗平面非均质油藏的CO_2波及效率 [J], 王志兴;赵凤兰;吕广忠;侯吉瑞;张蒙;王鹏;郝宏达
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彬长矿区煤层气井水力压裂效果影响因素分析
彬长矿区煤层气井水力压裂效果影响因素分析吴信波;王谦;张俊【摘要】彬长矿区已经实施了30多口煤层气井的开发工作,大部分煤层气井采用水力压裂施工工艺进行增产改造。
为了研究煤层气井水力压裂效果的影响因素,依据彬长矿区3口煤层气井地质、压裂及试井资料,采用统计学方法,确定了影响水力压裂效果的各独立因素。
研究结果表明,煤储层厚度、渗透率以及压裂施工过程中的排量、砂比、加砂强度、前置液比等因素对煤层气井压裂效果产生影响。
然后采用灰色关联法进行分析,确定了压裂效果影响因素的优先顺序及影响程度大小。
研究结果表明,影响彬长矿区煤层气井压裂效果的各因素依次为排量、砂比、煤层厚度、加砂强度、前置液比、渗透率。
在其他条件相同的情况下,提高排量和砂比能够生成更多的有效改造体积、更好的改造储层。
【期刊名称】《非常规油气》【年(卷),期】2017(004)006【总页数】5页(P100-104)【关键词】彬长矿区;煤层气井;压裂效果;影响因素;灰色关联分析【作者】吴信波;王谦;张俊【作者单位】[1]中煤科工集团西安研究院有限公司,陕西西安710054;;[2]陕西新泰能源有限公司,陕西咸阳713500;;[3]中国石油天然气股份有限公司长治煤层气勘探开发分公司,山西长治046000【正文语种】中文【中图分类】TD713.37彬长矿区已经施工了30多口煤层气井，为实现煤层气的高产、稳产，大多数煤层气开发井都通过水力压裂的方式实现煤层气的增产，因此研究煤储层压裂效果影响因素具有重要意义。
但是通过对压裂效果影响因素的分析发现，影响煤层气井水力压裂效果的因素很多，既有地质因素又有工程因素[1]，这些因素何为主要因素何为次要因素不得而知，这给分析煤层气井压后效果带来了极大的不便，因此需要一种方法来明确各个因素的主次地位，也就是对这些数据进行定量分析，探索各因素的显著性。
根据前人经验，在评价油气田压裂改造效果方面，大多数采用无阻流量或者产量作为评价指标[2-3]，关于煤储层压裂改造效果一般采用单一的裂缝几何形态作为评价指标[4]。
地应力及射孔参数对水力压裂影响的研究进展
收稿日期:2005-04-26基金项目:国家/8630计划前沿探索课题(2002AA615090)和国家杰出青年基金资助(50125413)作者简介:李根生(1961-),男(汉族),安徽石台人,教授,博士,博士生导师,从事高压水射流的基础理论及应用研究。
文章编号:1000-5870(2005)04-0136-07综述地应力及射孔参数对水力压裂影响的研究进展李根生1,黄中伟1,牛继磊2,张石兴3(1.中国石油大学石油天然气工程学院,北京102249; 2.中国石油大学石油工程学院,山东东营257061;3.辽河油田钻井一公司,辽宁盘锦124010)摘要:介绍了国内外近年来地应力及射孔参数对水力压裂影响方面的理论和实验研究进展,主要包括任意方位和井斜角下井眼壁面地应力分布、地应力与裂缝走向的关系、射孔方位及间距对裂缝起裂及发展的影响、其他参数(压裂液粘度、排量等)对压裂效果的影响等研究成果,指出了目前研究中存在的不足,并对未来研究方向进行了分析与展望。
关键词:地应力;射孔;方位;水力压裂;裂缝;研究进展中图分类号:T E 357.11;T U 45 文献标识码:AResearch advance of the influence of geostress andperforation parameters on hydraulic fracturingLI Gen -sheng 1,HUANG Zhong -wei 1,NIU J-i lei 2,ZHANG Sh-i xing 3(1.Faculty of Petroleum Engineer ing in China Univer sity of Petr oleum ,Beij ing 102249,China ;2.College of Petr oleum Engineer ing in China Univ ersity of Petr oleum ,Dongying 257061,China;3.No.1D r illing Comp any ,Liaohe Oilf ield,Panj in 124010,China)Abstract :T he t heory and ex periment research advance of the influence of geostress and perfo ration parameters o n hydraulic fr actur ing was introduced.T he researched results were mainly summarized on the aspects of geostress distr ibution of w el-l bore w all w ith arbitrary bear ing and angle of deviation,the r elationship between geostress and fr actur e propag ating dir ec -tion,the influence of perforation orientat ion and interval on fr actur e initiation and propag at ion,the influence of other pa -rameters,such as fracture liquid v iscosity and flow r ate,on the fracturing effectiv eness.Based on the summarization,the questions of the pr esent study and the fur ther research orientation w er e pointed out.Key words :g eostress;per for ation;orientation;hydraulic fracturing;fr actur e;research advance1932年,美国加利福尼亚洛杉矶MO 油田首次采用炮弹射孔完井[1],70余年来,由于其独具的作业简便、成本低廉、可以分层作业等优点,该技术在国内外不断被发展完善。
水力压裂有效压裂半径的影响因素研究
水力压裂有效压裂半径的影响因素研究
贾进章;王东明;李斌
【期刊名称】《中国安全生产科学技术》
【年(卷),期】2022(18)6
【摘要】为改善水力压裂增透效果,提高煤层瓦斯抽采效率,减少矿井瓦斯灾害,明确不同因素对水力压裂有效压裂半径的影响,基于Mohr-Coulomb准则建立水力压裂渗流—损伤耦合方程,并且求得水力压裂破裂区半径运算公式;运用ABAQUS 软件模拟并分析地应力σ、注水水压P、压裂孔径d及弹性模量E对水力压裂有效压裂半径L的影响;并通过灰色关联分析方法确定水力压裂有效压裂半径的主控因素。
研究结果表明:水力压裂有效压裂半径与注水水压、压裂孔径及弹性模量呈递增关系,与煤层地应力呈递减关系;水力压裂有效压裂半径受煤层地应力的影响最大,注水水压次之,受压裂孔径和弹性模量的影响相对较弱。
【总页数】7页(P58-64)
【作者】贾进章;王东明;李斌
【作者单位】辽宁工程技术大学安全科学与工程学院;辽宁工程技术大学矿山热动力灾害与防治教育部重点实验室
【正文语种】中文
【中图分类】X936
【相关文献】
1.水力压裂卸压增透影响半径数值模拟研究
2.辛置煤矿水力压裂卸压增透影响半径数值模拟研究
3.气井水力压裂有效缝长评估及影响因素研究
4.水力压裂中有效支撑缝高对压后效果的影响研究
5.松软煤层水力压裂有效半径影响范围主控因素分析
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页岩气储层层理方向对水力压裂裂纹扩展的影响
页岩气储层层理方向对水力压裂裂纹扩展的影响孙可明张树翠辛利伟辽宁工程技术大学力学与工程学院孙可明等.页岩气储层层理方向对水力压裂裂纹扩展的影响.天然气工业,2016,36(2): - .摘 要 页岩气储层具有不同于常规储层的层理结构，使其水力压裂规律也与常规水力压裂有所不同。
为研究天然层理方向对水力压裂过程中裂纹扩展的影响，利用三轴水力压裂实验系统进行了页岩水力压裂实验，并基于扩展有限元开发了水力压裂起裂判据，建立了三维页岩气储层水力压裂计算模型，研究了层理方向对页岩储层水力压裂裂纹扩展的影响。
结果表明：页岩气储层水力压裂裂纹扩展规律由原地应力状态和层理面结构及强度共同决定，层理方向是水力压裂裂纹扩展方向的主控因素，若压裂后层理面法向拉应力先达到层理面抗拉强度，则裂纹沿层理方向扩展；反之，裂纹垂直最小地应力方向扩展。
裂纹沿层理面扩展时，层理法向与最小地应力方向夹角增加，起裂和扩展压力增大，裂纹面积减小。
裂纹整体呈椭球非平面扩展，随着压裂液的注入，裂纹面积增加，地层总滤失率增加，裂纹扩展速度减小。
压裂实验与模型计算所得的压裂裂纹扩展规律相吻合，从而验证了页岩气储层水力压裂模型的有效性。
关键词 页岩气水力压裂实验室试验层理方向损伤起裂裂纹滤失扩展有限元DOI:10.3787/j.issn.1000-0976.2016.02.006Impacts of bedding directions of shale gas reservoirs on hydraulically induced crackpropagationSun Keming, Zhang Shucui, Xin Liwei(School of Mechanics & Engineering, Liaoning Technical University, Fuxin, Liaoning 123000, China)Abstract: Shale gas reservoirs are different from conventional ones in terms of their bedding architectures, so their hydraulic fracturing rules are somewhat different. In this paper, shale hydraulic fracturing tests were carried out by using the triaxial hydraulic fracturing test system to identify the effects of natural bedding directions on the crack propagation in the process of hydraulic fracturing. Then, the fracture initiation criterion of hydraulic fracturing was prepared using the extended finite element method, on this basis, a 3D hydraulic fracturing computation model was established for shale gas reservoirs. And finally, a series of studies were performed about the effects of bedding directions on the crack propagation created by hydraulic fracturing in shale reservoirs. It is shown that the propagation rules of hydraulically induced cracks in shale gas reservoirs are jointly controlled by the in-situ stress and the bedding plane architecture and strength, with the bedding direction as the main factor controlling the crack propagation directions. If the normal tensile stress of bedding surface reaches its tensile strength after the fracturing, cracks will propagate along the bedding direction, and otherwise vertical to the minimum in-situ stress direction. With the propagating of cracks along bedding surfaces, the included angle between the bedding normal direction and the minimum in-situ stress direction increases, the fracture initiation and propagation pressures increase and the crack ar-eas decrease. Generally, cracks propagate in the form of nonplane ellipsoids. With the injection of fracturing fluids, crack areas and total formation filtration increase and crack propagation velocity decreases. The test results agree well with the calculated crack propagation rules, which demonstrate the validity of the above-mentioned model.Keywords: Shale gas; Hydraulic fracturing; Laboratory test; Bedding direction; Damage; Fracture initiation; Crack; Filtration; Extended finite element method基金项目：国家自然科学基金资助项目“超临界二氧化碳多脉冲气爆低渗透煤层抽采瓦斯增产机理研究”（编号:51574137）。
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第12卷第4期2006年12月地质力学学报JOURNAL OF GEOMECHANICSVol 12No 4Dec.2006文章编号:1006 6616(2006)04 0485 07收稿日期:2006 05 10基金项目:胜利油田滨南采油厂项目 地应力在重复压裂中的应用研究 (项目编号:YKB0508)资助。
作者简介:孙东生(1980 ),男,在读硕士,主要从事岩石力学、地应力、油田水力压裂等方面的研究。
影响水力压裂效果的因素及人工神经网络评价孙东生1,王红才1,2,侯 默3,赵卫华1,宋清新2,刘振华2,牛淑芳2(1.中国地质科学院地质力学研究所,北京 100081; 2.胜利油田滨南采油厂,山东滨州 256606;3.武警沈阳指挥学院,辽宁沈阳 110113)摘 要:水力压裂是低渗透油气田提高开采效益的主要技术手段之一,但是影响水力压裂效果的因素较多,如地质特征、储层物性和地层能量等。
为了达到理想的压裂效果,就要综合考虑各个影响因素之间的相互关系,找出影响压裂效果的主要因素。
本文利用人工神经网络方法建立了数学评估模型并对已有的大量生产数据进行了网络训练和方法验证。
结果证明所建立的压裂井潜能评估模型稳定性好,预测精度较高,对油田水力压裂的选井评层及产能预测具有一定的指导意义。
关键词:水力压裂;影响因素;人工神经网络;压裂潜能评估中图分类号:TE357 1文献标识码:A1 方法介绍1 1 水力压裂水力压裂是利用地面的高压泵组将高粘度压裂液泵入井中,当压裂层段的液体压力达到一定值后,裂缝开启,随着支撑剂的(一般为陶粒)的添加,逐渐形成一条高导流能力的添砂裂缝,从而达到提高产量的目的。
国内外对低渗透油藏水力压裂改造的研究最早可以追溯到20世纪50年代,但是理论和应用上有所突破是在90年代以后[1]。
近些年来,随着水力压裂技术成为重要的油气开采措施,尤其是国内各大油田随着开采量和开采时间的不断增加,很多老井都处于停产或半停产状态,都进行了大量的压裂生产,积累了大量的生产数据。
又由于影响压裂效果的因素较多,且其间关系及其复杂,各影响因素与压裂效果之间不存在简单的线性函数关系,而是复杂的非线性函数关系,所以利用已有生产数据建立科学的压裂选井评价方法迫在眉睫。
人们对水力压裂效果预测方面做了一些研究,如文[2]利用模糊神经网络对蒙古林砾岩油藏压裂效果进行了预测;文[3]利用人工神经网络进行了压裂效果的经济效益评价;文[4]利用神经网络专家系统设计压裂施工参数等。
本文利用带动量的前馈神经网络对某油田大量的压裂生产数据进行训练,并对部分压裂效果进行了预测。
1 2 人工神经网络人工神经网络理论是20世纪40年代末诞生、80年代中后期在世界范围内迅速发展起来的一个前沿研究领域,是模仿人脑智能、思维等功能的非线性自适应系统[1~2]。
它类似于生物系统,以神经元为基本运算单元,组成了一种互连的分布式存贮信息的计算智能信息处理系统,具有很强的自学习性和自组织性。
尤其是基于误差反向传播算法的多层前馈神经网络可以以任意精度逼近任意的连续函数,对于水力压裂复杂的地质情况也表现出了极大的灵活性和自适应性[5~6]。
1 2 1 网络模型神经网络是由输入层、隐含层和输出层组成的,其中隐含层可以是一层或多层。
网络结构中各层内神经元相互独立,相邻层之间的神经元完全连接,如图1所示。
对于神经网络而言,前一层的输出是后一层的输入,各层之间没有什么本质的差别,只是先后顺序的不同。
由多个神经元组成的信息处理网络具有并行分布结构,每个神经元具有单一输出,并能通过连接权系数与其他神经元连接,一般来说,每个神经元的结构形式都是一样的,如图2所示[2]:对于每个节点i 存在一个状态变量X i ,它所对应的输出变量为T ; 在节点i ,j 之间存在一个连接权系数W ij ; 每个神经元都存在一个阀值 i ;输出是输入的加权经非线性函数f 作用后得到的,关系如下:T =fni =1X iWij-i (1)图1 多层神经网络模型图Fig 1 Multilayerneural network model图2 神经元结构图Fig 2Neural element structure1 2 2 学习算法人工神经网络与传统数学方法不同之处在于它的非线性,而神经网络的非线性能力主要来自于它的非线性作用函数,常用的函数有:sigmod 、arc tan 、sin 、Gaussian 和Cauchy,其中最常用的为sigmod 函数,它具有一定的阀值特性并连续可微。
Sigmod 函数为[7]:f (X )=11+exp(-X )(2)1 2 3 数据处理数据处理包括数据单位和标准的统一及数据的归一化处理。
由于压裂生产数据记录标准486地 质 力 学 学 报2006和背景不同,因此很多数据不能作为神经网络的数据样本直接使用,必须进行单位和标准的统一。
如不同压裂厚度对应着不同的加砂量,如果将加砂量直接应用将有失数据的真实性。
同时为了防止 大数吃小数 的现象发生,在进行神经网络训练之前,首先对参与神经网络训练和预测的各个影响因素进行归一化处理,把所有数据都归一化到[0,1]区间,即:X i =X i -X min X max -X min(3)其中i =1,2, ,N ,N 为某个影响因素的数量,X min 和X max 分别为某个影响因素的最小值和最大值。
2 影响因素本文收集了某油田从1970~2005年间的油井压裂的生产数据,整理出影响水力压裂效果的因素主要有:有效厚度、孔隙度、渗透率、含油饱和度、含水率、加砂量和压裂前的产量。
通过人工神经网络方法预测的结果为:有效增油量和有效期。
其中压裂前产量是指压裂前一个月的平均日产量;有效增油量是指在有效期内的总产量;有效期是根据生产的动态数据画出的动态曲线决定的,如果油井压裂投产后产量很快就降下来,这时有效期就是从投产到停产的时间差;如果油井压裂投产后产量平稳,这时有效期就是从投产开始到产量下降到压裂前产量的时间。
生产上的数据受多种因素影响,包括压裂施工工艺、油田开发过程等。
因此为了消除干扰因素的影响,对所收集的近200组样本进行了分析研究,最后筛选出了61组压裂数据样本。
数据筛选的原则是[8~9]:图3 不同压裂井的有效厚度和有效增油量的统计Fig 3 Statistics of the effective thickness and increasedoil production in different hydrofracturing wells(1)去掉压裂施工失败或压裂过程中出现施工问题的样本点;(2)去掉样本特征量数据不全的样本点;(3)去掉专家认为不合理的样本点;(4)去掉两两影响因素交会图上偏远离散的样本点;(5)去掉井距很小而压裂效果相差较大和井距很大而压裂效果相差很小的样本点。
经过数据的筛选和归一化处理,保证了各个影响因素之间有一定的相关性,如图3和图4所示。
分别画出了有效厚度、加砂量与有效增油量之间的关系曲线,图中横坐标表示不同的压裂井。
从图上可以看出,没有了离散较大的数据,而且从总体上看有效厚度、加砂量与有效增油量有着相同的趋势,即随着有效厚度和加砂量的增加,有效增油量也相应地增加,即保证了样本数据的有效性。
另外,为了说明油田压裂效果预测中数据复杂的非线性关系,这里给出了与图3、图4相487第4期孙东生等:影响水力压裂效果的因素及人工神经网络评价对应的有效厚度、加砂量与有效增油量之间的关系图(图5、图6)。
从图5和图6可以看出,有效厚度、加砂量与有效增油量之间的关系比较复杂,相关系数仅在0 1~0 4之间,所以根据传统的数学方法无法建立压裂影响因素和压裂效果之间的函数关系[10]。
图4 不同压裂井的加砂量和有效增油量的统计Fig 4 Statis tics of added sand amoun t and effectiveincreased oil production in different hydrofracturing wells图5 有效厚度与有效增油量的关系Fig 5 Relationship between effective thickness and effective increased oil p roduction图6 加砂量与有效增油量的关系Fi g 6 Relationship between added sand quan tity and effective increased oil production3 压裂潜能评估3 1 网络构成利用建立的压裂潜能人工神经网络模型,对整理出的数据样本进行网络训练和效果验证。
对神经网络的训练来说,首先是输入层数、输出层数、隐含层节点数和隐含层个数的选取。
文中所选用的网络输入层是:有效厚度、孔隙度、渗透率、含油饱和度、含水率和加砂量;输出层是:有效增油量、有效时间。
隐含层节点数根据经验公式M=Sqrt(N+T)+a 选取,其中M为隐含层节点数,N为输入层节点数,T为输出节点数,a为1~10之间的常数。
网络中选择了两个隐含层并对算法进行了改进,这样可以加速学习速率和避免陷入局部最小。
488地 质 力 学 学 报2006图7 网络训练误差Fig 7 Errors of network training3 2 网络训练人工神经网络的训练是基于一组数据样本进行的,数据样本包括输入层数据和输出层数据,其中输入层和输出层具体多少个分量由具体应用情况而定,有多少个分量就有多少神经元与之对应。
最初神经网络的权值(Weight )和阀值(Threshold)是随机给定的,网络的训练过程就是逐渐调整权值和阀值使网络的实际输出与期望输出一致。
下面利用整理好的数据样本进行压裂潜能评估系统的网络训练,通过调整隐含层的层数、学习率、训练方法和训练次数,经过多次的反复训练,最后使误差达到了预测的要求。
图7是经过50000次的网络训练,网络的误差下降到了0 1022,达到了误差精度要求,可以进行网络预测。
3 3 应用实例网络评估系统训练完成后,下面利用3组未参与训练的样本对该系统进行检验。
表1为参与网络训练的部分压裂井数据,表2为压裂潜能评估系统的预测结果与实际结果的对比表。
从表2可以看出,虽然预测的结果与实际结果有一定误差,但误差都小于19%,基本达到了人工神经网络预测的精度要求。
表1 部分压裂井数据Table 1 Part of data of hydrofracturing wells and forecas t results样本类型井号有效厚度 m 孔隙度 %渗透率 10-3 m 2含油饱和度%含水率 %加砂量 m 3有效增油量t 有效时间 月训练样本B 1717 415 215 7598820312413B 2121 82045 45415 729202010B 271012 812 153 240 719 111385B 3131 115 211 76298 523124811B X2214 721 711 22794 81570611B 27147 3811 2455 596 416192415B 3622 516 925 5499728 2162511B X3124 613 534 2629520312117B X3326 513 415 65483 316 5329816L 724 88 763 6744120252913L 9288 55 668012 215 9300421L 1323 54 51 769 2728 8118413L 2130 88 48 5604130123710L 2537 288 46343 126 3204713489第4期孙东生等:影响水力压裂效果的因素及人工神经网络评价表2 压裂效果预测T able2 Forecast of hydrofracturing results样本类型井号有效厚度m孔隙度%渗透率10-3 m2含油饱和度%含水率%加砂量m3有效增油量 t有效时间 月实际预测实际预测测试样本B 1624 915 211 759872028702369129 7 B5 2612 211 175 40655 5901264872666 7 L 2330 311106020 223 5212518981210 64 结论(1)压裂效果受多因素影响,认真分析各因素之间的关系,建立一个具有良好正交性和完备性的数据样本集是潜能评估网络模型具有通用性的基础和关键。