压裂施工实时辅助决策系统应用研究

于振山

[摘 要]在以往油田压裂施工的过程中，指挥人员在现场的压裂仪表车内监测实时动态数据，指挥压裂施工作业。与此同时，压裂施工时需要使用超高压强进行作业，现场作业的机械噪声很大，对现场指挥会造成一定的干扰。为了解决上述问题，油田有必要开发一套能够同时获取来自压裂仪表车和微地震监测主站实时数据的压裂实时辅助决策系统，将实时压裂数据和微地震裂缝监测信息远程回传，方便专家、技术人员实时监测、分析决策。

[关键词]压裂；微地震；辅助决策

doi：10.3969/j.issn.1673 - 0194.2017.22.033

[中图分类号]P631.83 [文献标识码]A [文章编号]1673-0194（2017）22-00-02

1 研究背景

目前，我國大部分油田都采用压裂来提高石油产量，储层压裂是低渗透油田实现高产、稳产的重要手段。微地震监测技术是目前储层压裂中最精确、及时、信息最丰富的监测手段。实施微地震监测数据可以及时指导压裂作业，适时调整压裂参数，对油气田生产开发提供有效指导。

由于微地震监测主站与压裂作业地点有一定的距离，指挥人员无法同时关注压裂仪表车和微地震监测系统的实时动态数据，数据不能进行实时对比。因此，根据压裂和微地震监测数据所绘制的最终玫瑰图、压裂施工数据只能用于总结压裂作业，不能用于本次压裂的决策指挥。与此同时，压裂施工时需要使用超高压强进行作业，现场作业的机械噪声很大，对现场指挥会造成一定的干扰。这些都成为现场指挥压裂施工的不利因素，给油田压裂施工作业的决策指挥带来了困难。

为了解决上述问题，油田急需开发一套能够同时获取来自压裂仪表车和微地震监测主站的实时数据，同时浏览和查询压裂施工设计方案，兼容各种压裂仪表车和裂缝监测系统数据格式及接口规范的压裂实时辅助决策系统。同时，该系统采用4G无线通信方式，将实时压裂数据和微地震裂缝监测信息远程回传，方便专家、技术人员的实时监测、分析决策。

2 压裂实时辅助决策系统的工作原理

技术人员在现场压裂仪表车中，部署一台安装有压裂监控软件的电脑，通过数据线与压裂仪表车数据输出端口连接，对仪表车压裂数据进行实时采集，然后通过4G通信模块将压裂数据远程回传至数据库服务器。同时，微地震监测主站的电脑，也通过4G通信模块将微地震数据远程回传至数据库服务器。技术人员在监控中心部署一台配有固定IP地址的服务器，服务器上安装压裂数据库服务软件和后台管理程序，可以对压裂数据、微地震数据进行存储、处理。专家、技术人员可以通过互联网访问数据库服务器，对现场压裂数据进行实时监测、分析查看，遥控指挥压裂现场施工作业。

3 压裂实时辅助决策系统的应用效果

压裂施工实时辅助决策系统采用Delphi 7开发、C/S架构，由专用的采集、显示、管理客户端与服务器端进行通讯，服务器端负责读写数据库来实现软件功能。

3.1 压裂数据监测

该系统对采集到的压裂施工数据进行可视化处理，以曲线或数据的形式实时显示时间、油压、套压、排量、砂比（砂浓度）和砂量等参数；显示油压、套压与施工时间的双对数曲线；并提供压裂参数超限、双对数曲线预警功能。

3.2 双曲线预警

系统显示油压、套压和时间的双对数曲线，根据logPe—logt曲线，由斜率e可定性地判断裂缝延伸状况。

模式Ⅰ——较小的正斜率（0.14

表示裂缝在高度方向延伸受阻，这是正常施工曲线。

模式Ⅱ——斜率为零（e=0）

这时裂缝延伸压力不变，称为临界净压力，裂缝的延伸速率下降，表示缝高稳定增长到应力遮挡层内，还有可能是地层内天然微裂隙张开，使滤失量与注入量持平。

模式Ⅲ——斜率为1（e=1）

施工井底压力上升，裂缝在垂向和水平方向的延伸都被限制，缝内压力上升，缝宽增加。

模式Ⅳ——斜率大于1（e>1）

井底压力急剧上升，裂缝在垂向和水平方向的延伸都被严重限制，缝内压力快速上升，表示裂缝内可能出现了堵塞。

模式V——斜率为负值（e<0）

裂缝高度快速不稳定增长，水力裂缝延伸到低应力层或压窜，也可能是沟通了天然裂缝，滤失量增加，此结果会导致裂缝内砂堵，压力将很快上升。

3.3 微地震裂缝监测

该系统主要显示裂缝形态图、裂缝长度图、裂缝高度图、微地震事件方位角玫瑰图和微地震事件图等。

4 结 语

压裂施工实时辅助决策系统将集压裂数据实时采集、裂缝形态监测、压裂参数预警等多种功能于一体。指挥人员可以远程监测指挥压裂作业，同时由于信息的集成化和系统化，使实时监测、决策指挥能够更为准确有效。其主要目的是为油田的生产开发提供有效指导，保证油田的高产、稳产，具有巨大的经济效益和社会效益。

主要参考文献

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