可溶桥塞实时坐封智能判别方法在新疆油田的应用

张德君 魏伟 张闻晨 何小东 朱智华 郑光慧 刘明艳 张辉

关键词：分段压裂；桥塞坐封；智能判别；实时预警

0 引言

在非常规储层开发领域，随着长水平井大规模分段压裂的普及，其配套分段工具的研发与应用也成为目前研发的热点方向[1]。2019年开始，新疆油田在玛湖致密油和吉木萨尔页岩油等区块大力推广应用可溶桥塞。相比传统复合速钻桥塞，可溶桥塞具有强度高、耐压可达70MPa、遇水可溶及溶解时间可控等优点。前期通过投球实现桥塞坐封，在压裂施工结束后可在返排液中自行溶解，施工作业后无须钻磨，溶解完全后实现井筒全通径，可直接投产，为后期油气开采节省钻磨桥塞作业时间及成本，提高生产效率[2-3]。

可溶桥塞的坐封效果是保障压裂施工顺利完成的关键。一般在施工开始前，通过电缆、油管等工具下放到指定位置，然后地面投球实现坐封，但由于缺乏判断手段和方法，桥塞坐封效果还是依靠技术专家现场经验进行判断[4]。新疆油田非常规储层区块由于埋藏深且致密，压裂往往需要大排量大液量才能达到有效的改造面积，整个施工过程中压力较高、持续时间长，因此对于桥塞的坐封性能是个巨大考验，部分井段由于坐封效果不佳，造成了桥塞失封，导致压裂施工的重复改造，给压后效果带来巨大影响[5-6]。同时，由于压裂施工井往往地处偏远，在多井同步施工的同时，仅仅依靠现场人力已经不能满足对日益增多的失封风险控制，随着新疆油田压裂远程监控系统的开发完成（图1） ，为远程桥塞坐封的实时判断提供了条件[7]。通过建立桥塞坐封效果的实时判断方法，现场将坐封前后的实时数据传回至基地，在基地的数据中心由计算机对数据进行预处理和实时分析，可对桥塞坐封存在异常的情况及时发出预警和提示，同时推送至专家监控平台和现场操作人员，给予相关技术人员预警提示和提供决策依据，将失效风险扼杀在初发期，后期通过多方法验证，桥塞坐封效果实时判断准确率达到95%以上，为保障压裂施工效果起到了重要作用[8]。

1 桥塞坐封曲线特征研究

通过选取新疆油田已施工井桥塞坐封曲线进行图形特征与数据分析，归纳总结坐封成功与失效曲线的特征，统计坐封前后数据变化，对曲线形态进行分析、分类，建立不同特征的曲线模板，为判断算法提供依据。

1.1 坐封成功曲线

根据投球工艺，将整个坐封阶段分为送球阶段、球落座阶段和试挤阶段，分析曲线及数据特征，该类型曲线有明显的球落座显示，且投球阶段压力平稳（如图2），后期起压效果好，各阶段的特征如表1。

将各阶段特征对应相应的施工曲线，统计坐封前后的各阶段的数据，其分布特征为表2。

1.2 坐封异常曲线

统计坐封异常曲线，同理将桥塞坐封异常段曲线进行阶段划分（如表3） ，对每个阶段的曲线参数及数据变化特征开展统计（如表4） ，坐封异常曲线主要分为以下三种类型。

2 基于坐封实时数据的判断方法研究

由于桥塞数据是基于排量和压力的时序数据，桥塞坐封的各阶段未进行同步划分，因此仅凭借实时数据无法对桥塞坐封效果进行智能判别。本文基于前期建立的图形样本及数据模型，利用图形关键特征识别技术和异常值检验实时算法，在实时曲线上对关键过程进行标注，同时针对异常信息进行标注，为后期实时动态调整提供依據。

对前期各类型典型曲线进行Z归一化处理，剔除部分异常点，得到各类曲线的总体变化趋势，利用DTW算法（动态时间规整法）进行动态拟合计算，该算法在时序数据长度上更具灵活性，能有效消除因为施工时间不一致造成阶段匹配错误问题（如图4） ，具体算法为：

通过压裂监控平台，在后台开展桥塞坐封不同阶段开展实时曲线与样本曲线的实时比对，若出现偏差，则实施预警提醒，同时后台专家对推送信息进一步审核；若发现异常，及时联系现场，商讨下步措施，具体流程如图5所示。

3 案例井展示

基于压裂远程实时监测与辅助决策系统模块[9-10]，通过曲线智能判别技术对新疆油田某区块的桥塞坐封井开展实时判断。从第三段的实时曲线可以看出（如图6） ，前期送球阶段压力平稳，维持在30-40MPa之间。球落座阶段，压力由25上升至58MPa，升幅明细，试挤阶段压力稳定，施工压力明显大于同排量下送球压力。系统通过比对样本曲线，判断坐封成功，在压裂开始后44分提升桥塞坐封成功，后期施工顺利，圆满完成本段施工，到达改造目的。

第五段施工（如图7） ，前期送球阶段压力平稳，球落座阶段，压力由25上升至63MPa，升幅明细，但试剂阶段压力出现抖降，同排量下降幅超过20MPa。系统通过比对异常样本曲线，判断原因为球落座异常，在基地监控屏发出预警信息，经前后方专家综合研判认为桥塞坐封存在问题，经与现场沟通后，停泵重新送球，后期显示坐封成功，本段压裂施工顺利完成。

4 结论

1） 针对可溶桥塞在新疆油田非常规储层的大规模应用，本文通过选取新疆油田已施工井桥塞坐封曲线进行图形特征与数据分析，归纳总结了坐封成功与失效曲线的特征，共划分为5种类型。

2） 利用图形关键特征识别技术和异常值检验实时算法，在实时曲线上对关键过程进行标注，同时针对异常信息进行实时提醒，为后期实时动态调整提供依据。

3） 依托压裂远程实时监测与辅助决策系统，开展远程桥塞坐封实时判断及失效井段实时预警，及时率100%，预警成功率达95%以上，有效支撑了新疆油田长水平井分段压裂顺利开展。

4） 后期可进一步结合井筒情况进行失效原因分析，针对固井质量差、套管形变、井筒积砂等问题给桥塞坐封带来的影响进行风险细分，为桥塞的选型提供依据。