(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111667531.2 (22)申请日 2021.12.31 (71)申请人 中国石油天然气股份有限公司 地址 100007 北京市东城区东 直门北大街9 号 (72)发明人 李国欣　王林生　王小军　覃建华　 张景　蒋庆平　范希彬　王英伟　 朱键　董岩　 (74)专利代理 机构 北京知联天下知识产权代理 事务所(普通 合伙) 11594 专利代理师 张陆军 (51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01) G06Q 50/02(2012.01) G06Q 10/04(2012.01)G06F 111/10(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 一种规模和形态协同优化的压裂优化设计 方法及系统 (57)摘要 本发明涉及一种规模和形态协同优化的压 裂优化设计方法， 所述方法包括以下步骤： 获取 目标层的目标数据， 根据所述目标数据构建三维 应力场模型； 根据所述目标数据和所述三维应力 场模型进行单井压裂模拟并得到模拟结果和最 终预测产量M； 每次输入参数和输出参数， 作为一 行记录， 将所有行的记录建立数据库； 根据所述 目标数据和所述模拟结果计算压裂规模和缝网 复杂程度； 根据所述模拟结果、 所述最终预测产 量M、 所述压裂规模以及所述缝网复杂程度获取 最优的压裂优化方案。 本发明能够直观、 快速地 找到在压裂规模和裂缝形态协同优化的前提下， 最优的开发方案 。 权利要求书3页 说明书7页 附图2页 CN 115455632 A 2022.12.09 CN 115455632 A 1.一种规模和形态协同优化的压裂优化设计方法， 其特征在于， 所述方法包括以下步 骤： 获取目标层的目标 数据， 根据所述目标 数据构建三维应力场模型； 根据所述目标数据和所述三维应力场模型进行单井压裂模拟并得到模拟结果和最终 预测产量M； 每次输入参数和输出参数， 作为 一行记录， 将所有行的记录建立数据库； 根据所述目标 数据和所述模拟结果计算压裂规模D1和缝网复杂程度D2； 根据所述模拟结果、 所述最终预测产量M、 所述压裂规模以及所述缝网复杂程度D2获取 最优的压裂优化方案 。 2.根据权利要求1所述的规模和形态协同优化的压裂优化设计方法， 其特征在于， 所述 根据目标数据和三维应力场模型进行单井压裂模拟并得模拟结果到最终预测产量M， 具体 包括， 根据所述目标 数据和所述 三维应力场模型获取压裂参数； 对所述压裂参数进行 数值模拟得到裂缝 缝网和裂缝参数； 根据所述裂缝缝网和所述裂缝参数模拟压裂后的生产过程得到模拟结果和最终预测 产量M。 3.根据权利要求1或2所述的规模和形态协同优化的压裂优化设计方法， 其特征在于， 所述压裂规模D1具体通过 下式计算得到， 其中， N为射孔簇数， Q 为排量， t1和t 2为压裂起始和终止值时刻， t为时间。 4.根据权利要求1或2所述的规模和形态协同优化的压裂优化设计方法， 其特征在于， 所述缝网 复杂程度D2通过下式计算得到， 其中， P为每次模拟得到的裂缝数， Li， Wi， Hi分别代表在P条裂缝中， 第i条裂缝的平均缝 长， 缝宽和缝高。 5.根据权利要求1所述的规模和形态协同优化的压裂优化设计方法， 其特征在于， 根据 所述模拟结果、 所述最终预测产量M、 所述压裂规模以及所述缝网复杂程度D2获取最优的压 裂优化方案， 具体包括， 以压裂规模D1为x轴， 以缝网复杂程度D2为y轴， 以最终预测产量M为z轴建立坐标空间， 将数据库中的每一行 数据当做一个点， 放进上述 坐标空间中； 找到所有模拟结果中最终预测产量M的最大值， 并查找此次算例的输入参数和输出参 数； 选取输入参数左右两个临近值作为各自的定义域， 再对各变量各自的定义域内进行插 值； 重复进行模拟计算， 得到所有裂缝参数以及最终预测产量； 将输入参数和输出参数添 加进数据库， 并在坐标空间内增 加数据记录对应的点； 在数据库中寻找最终预测产量M的最大值， 对输入参数临近定义域内进行插值， 得到插 值后的所有 裂缝参数以及最终预测产量； 并将对 应的D1， D2， M作为新的数据点添加进坐 标空权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 115455632 A 2间中； 重复进行迭代计算 直至终止， 确认迭代终止时的终止点V的坐标； 当终止点V的D1和D2比其余各点的D1和D2都大时， 得到最大预测产量M， 且压裂规模D1和 缝网复杂程度D2同时达到最大， 取点V所代表方案 的输入参数和输出参数为最优的压裂优 化方案； 当至少有1个点比终止点V的D1或D2大时， 取空间中所有M值满足限定范围条件的点， 计 算各个点的 取R最大的点所代表方案的输入参数和输出参数为最优的 压裂优化方案 。 6.根据权利要求5所述的规模和形态协同优化的压裂优化设计方法， 其特征在于， 所述 坐标空间中的点均满足判别准则时， 停止迭代计算， 所述判别准则为前次插值计算结果中 的最终预测产量M的最大值Mi与本次插值计算结果中的最终预测产量M的最大值Mi+1的差值 百分比 小于精度定值时， 停止计算； 所述 ε 的精度定值取0.1， 即 当 ε<0.1时， 停止计算。 7.根据权利要求5所述的规模和形态协同优化的压裂优化设计方法， 其特征在于， 所述 限定范围条件为M值满足[M ‑η， M+ η]， η 的值 为0.1。 8.根据权利要求2所述的规模和形态协同优化的压裂优化设计方法， 其特征在于， 所述 压裂参数包括压裂液粘度、 排量、 砂量、 液量、 射孔簇数和泵注时间； 所述裂缝参数包括每条 裂缝的缝长L、 缝高H、 缝宽W和裂缝 数P。 9.一种规模和形态 协同优化的压裂优化设计系统， 其特 征在于， 所述系统包括， 数据获取 单元， 用于获取目标层的目标 数据， 根据所述目标 数据构建三维应力场模型； 数据模拟单元， 用于根据所述目标数据和所述三维应力场模型进行单井压裂模拟并得 到模拟结果和最终预测产量M； 数据计算单元， 用于根据所述目标数据和所述模拟结果计算压裂规模D1和缝网复杂程 度D2； 方案获取单元， 用于根据所述模拟结果、 所述最终预测产量M、 所述压裂规模以及所述 缝网复杂程度D2获取最优的压裂优化方案 。 10.根据权利要求9所述的规模和形态协同优化的压裂优化设计系统， 其特征在于， 所 述方案获取 单元获取最优的压裂优化方案， 具体包括， 以压裂规模D1为x轴， 以缝网复杂程度D2为y轴， 以最终预测产量M为z轴建立坐标空间， 将数据库中的每一行 数据当做一个点， 放进上述 坐标空间中； 找到所有模拟结果中最终预测产量M的最大值， 并查找此次算例的输入参数和输出参 数； 选取输入参数左右两个临近值作为各自的定义域， 再对各变量各自的定义域内进行插 值； 重复进行模拟计算， 得到所有裂缝参数以及最终预测产量； 将输入参数和输出参数添 加进数据库， 并在坐标空间内增 加数据记录对应的点； 在数据库中寻找最终预测产量M的最大值， 对输入参数临近定义域内进行插值， 得到插 值后的所有 裂缝参数以及最终预测产量； 并将对 应的D1， D2， M作为新的数据点添加进坐 标空权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 115455632 A 3