[發明專利]一種水平井多級水力壓裂物理模擬方法

有效

• 申請號: 201410351879.4
• 申請日: 2014-07-23
• 公開（公告）號: CN104100252A
• 公開（公告）日: 2014-10-15
• 發明（設計）人: 侯冰;程萬;陳勉;金衍;盧運虎
• 申請（專利權）人: 中國石油大學（北京）
• 主分類號: E21B43/26
• 分類號: E21B43/26
• 代理公司: 北京馳納智財知識產權代理事務所(普通合伙) 11367
• 代理人: 孫海波;郭平平

技術領域

本發明屬于油氣藏開發技術研究領域，具體涉及一種水平井多級水力壓裂物理模擬方法。

背景技術

我國頁巖油氣、煤層氣、致密油氣等非常規油氣藏分布廣泛，遠景儲量巨大，高效開發此類油氣藏是石油工業長期關注的焦點。非常規油氣藏具有低孔低滲的特點，高效開發此類非常規油氣藏需要大規模的水力壓裂作業，旨在儲層形成具有高導流能力的多條甚至網狀裂縫，從而改善油氣運移條件。

多級水力壓裂是常用于水平井中的一種壓裂完井方式，它能在同一儲層中的不同位置形成多條水力裂縫，能夠增加非常規油氣藏油氣泄油體積和減小油氣運移的阻力。我國在借鑒美國成功開發頁巖氣經驗的同時，正在大力開展非常規油氣藏體積壓裂相關的研究。多級水力壓裂是體積壓裂改造儲層的工藝技術之一，按其壓裂方式劃分，它常包含單井次序壓裂和單井交錯壓裂，以及多井同步壓裂。這些多級水力壓裂工藝在我國四川盆地龍馬溪組頁巖、長慶油田隴東地區長7₂致密砂巖等儲層已有大量應用。

多級水力裂縫之間的應力干擾以及多個裂縫之間的溝通情況關系到油田水力壓裂施工成功率和水力裂縫的有效率，直接影響到后續油氣藏開采速率和經濟效益。目前，國內外科研院所正在積極尋求表征多裂縫間相互作用的力學機理，但很多報道偏離實際，對現場作業指導意義不大。而且，目前主要還是通過數值模型進行計算分析，無法通過室內試驗驗證應力干擾、觀察裂縫起裂和擴展形態及分段間距的合理優化等；有些直接進行現場模擬，準確性相對較高，但操作復雜，需求設備較多，去現場進行模擬，也有一定的危險性。

申請號為201310042992.X的中國發明專利，公開了一種水力壓裂次聲波模擬方法和壓裂裂縫檢測技術評價方法，該模擬方法至少使用2個聲波發射裝置下入已知空間位置的井內，地面控制聲波發射裝置的工作參數來模擬水力壓裂過程中巖石破裂所產生的次聲波特征，并確定和記錄所發射的聲波發射裝置的空間位置、發生時間、發生次序和其它參數。該方法需到現場進行操作，其操作復雜，危險性較高。?

發明內容

為了克服現有技術的不足，發明人憑借多年從事相關行業的經驗與實踐，在真三軸水力壓裂設備的基礎上，發明了一種水平井多級水力壓裂物理模擬方法，并獲得成功。該方法在實驗室即可進行，其操作簡單、方便，準確性和可靠性較高，為現場多級水力壓裂測試提供基礎數據和理論參考，也為表征多裂縫間相互作用的力學機理奠定基礎。

一種水平井多級水力壓裂物理模擬方法，包括將巖心試樣置于真三軸水力壓裂系統裝置的試驗架上的步驟，還包括如下步驟：

（1）將柔性管線布置在所述巖心試樣內部；所述布置方式為水平井分段布置，所述柔性管線至少兩根；

（2）對所述巖心試樣通過所述柔性管線實施水力壓裂，進行模擬水平井多級水力壓裂；

所述實施水力壓裂模擬試驗至少實施兩次，每根柔性管線分別施加一次水力壓裂模擬試驗；所述柔性管線凝固在所述巖心試樣內部；所述巖心試樣為立方體結構。

上述方案優選的是，所述巖心試樣的水力破裂壓力大小為30-40MPa，持續時間為20-40分鐘。

上述任一方案優選的是，所述巖心試樣進行實施水力壓裂時，施加在所述巖心試樣六個面上的圍壓值分為三組，兩個相對面為一組，每組中兩個面的水力壓裂的壓力大小相等，每組水力壓裂的壓力大小為σ₁=1-25MPa、σ₂=1-25MPa、σ₃=1-25MPa，用于模擬地下三個方向的地應力；其中，σ₁、σ₂為模擬的相互垂直的水平地應力，σ₃為模擬的垂直向地應力。即為，垂直向的兩個相對面分別施加的壓力大小為σ₃，一組水平向的兩個相對面分別施加的壓力大小為σ₁，另一組水平向的兩個相對面分別施加的壓力大小為σ₂.

上述任一方案優選的是，所述柔性管線與所述真三軸水力壓裂系統裝置的注入泵的液壓管線連接。所述柔性管線的一端連接密封接口，所述密封接口外面直接連接液壓管線。實施壓裂后，所述液壓管線再依次連接下一根柔性管線。

上述任一方案優選的是，所述柔性管線是捆綁在一起的。柔性管線的捆綁可以防止管線偏離預先設定位置，確保射孔位置垂直于最小地應力；捆綁的材料還可以提高密封效果。

上述任一方案優選的是，所述水平井多級水力壓裂模擬包括單井次序壓裂模擬、單井交錯壓裂模擬和多井同步壓裂模擬。??