[發明專利]一種頁巖氣水平井射孔簇間距的優化方法

在審

• 申請號: 201610416496.X
• 申請日: 2016-06-14
• 公開（公告）號: CN107506840A
• 公開（公告）日: 2017-12-22
• 發明（設計）人: 付道明;劉歡樂;楊世剛;姚志良;段友智;吳俊霞;趙旭;彭漢修;朱明;艾爽
• 申請（專利權）人: 中國石油化工股份有限公司;中國石油化工股份有限公司石油工程技術研究院
• 主分類號: G06Q10/04
• 分類號: G06Q10/04;G06Q50/02
• 代理公司: 北京知舟專利事務所(普通合伙)11550
• 代理人: 郭韞

1.一種頁巖氣水平井射孔簇間距的優化方法，其特征在于：所述方法包括：

(1)，建立頁巖氣井射孔的破裂壓力預測模型，考慮應力干擾的影響，分析對比考慮應力干擾和不考慮應力干擾對破裂壓力的影響；

(2)，基于巖石力學理論及采油工程原理，考慮應力干擾的影響，分析多段分簇射孔及后續壓裂產生網絡裂縫的力學條件，建立裂縫轉向區；

(3)結合破裂壓力獲得水平井多段射孔最優簇間距，從而實現后續壓裂產生網絡裂縫最大化的目的，提高頁巖氣產量。

2.根據權利要求1所述的頁巖氣水平井射孔簇間距的優化方法，其特征在于：所述(1)中的建立頁巖氣井射孔的破裂壓力預測模型包括：

第一種模型：在沒有應力干擾的情況下，頁巖中水力裂縫在巖石本體張性起裂的破裂壓力預測模型為：

p1=(6v-3)σv+(1-6v)σH+3σh+(3K-α)·Pp+σt3K]]>

K=δ[α(1-2v)(1-v)-φ]---(7)]]>

其中，v是泊松比，σ_v是垂向地應力，σ_H是水平最大地應力，σ_h是水平最小地應力，α是Biot多孔彈性系，Pp是地層孔隙壓力，σ_t是抗拉強度，δ是滲透性系數地層，可滲透時＝1,地層不可滲透時＝0，φ是孔隙度；

第二種模型：在沒有應力干擾的情況下，頁巖中水力裂縫沿天然裂縫或層理剪切破裂的破裂壓力預測模型為：

其中：

a₁＝1+cos2θ′，a₂＝1+2cos2θ′，a₃＝1-2cos2θ′，

a₄＝1-2cos2θ，a₅＝1+2cos2θ，a₆＝a₂a₄-2va₃cos2θ，

a7=a2a5-2va3cos2θ,a8=2(1-μwctgλ)sin2λ,a9=a3μw+1]]>

其中，θ是射孔方位，θ′為裂縫起裂方位角，μ_w為弱面的內摩察系數，δ為滲透性系數，地層可滲透時δ＝1，地層不可滲透時δ＝0，為巖石孔隙度，λ是弱面法向與最大主應力的夾角，S_w是弱面黏力；

第三種模型：在沒有應力干擾的情況下，頁巖中水力裂縫沿天然裂縫或層理張性破裂的破裂壓力預測模型為：

σ_n-αP_p＝0(11)

水力裂縫沿天然裂縫張性破裂的準則為：

σ_rl₁²+σ_zl₂²+σ′_θl₃²-αP_p＝0(12)

其中：

l₁＝cosθsinm+sinθcosmcosn

l₂＝sinθsinm-cosθcosmcosn

l₃＝-cosmsinn

σ_n是裂縫面上的正應力，σ_r為射孔孔道徑向應力,單位為MPa，σ_z為射孔孔道軸向應力,單位為MPa，σ′_θ為射孔孔道切向應力,單位為MPa，m為地層傾角，n為天然裂縫面的走向與水平最大地應力夾角；

第四種模型：在考慮應力干擾的情況下，頁巖中水力裂縫在巖石本體張性起裂的破裂壓力預測模型為：

p1=(6v-3)σv′+(1-6v)σH′+3σh′+(3K-α)·Pp+σt3K]]>

K=δ[α(1-2v)(1-v)-φ]---(15)]]>

其中，σ_v′考慮應力干擾后的垂向應力,單位為MPa；σ_H′考慮應力干擾后的最大主應力,單位為MPa；σ_h′考慮應力干擾后的最小主應力,單位為MPa；

第五種模型：在考慮應力干擾的情況下，頁巖中水力裂縫沿天然裂縫或層理剪切破裂的破裂壓力預測模型為：

其中：

a₁＝1+cos2θ′，a₂＝1+2cos2θ′，a₃＝1-2cos2θ′，

a₄＝1-2cos2θ，a₅＝1+2cos2θ，a₆＝a₂a₄-2va₃cos2θ，

a7=a2a5-2va3cos2θ,a8=2(1-μwctgλ)sin2λ,a9=a3μw+1]]>

第六種模型：在考慮應力干擾的情況下，頁巖中水力裂縫沿天然裂縫或層理張性破裂的破裂壓力預測模型為：

σ_n-αP_p＝0(19)

引入誘導應力后，水力裂縫沿天然裂縫張性破裂的準則為：

σ_r′l₁²+σ_z′l₂²+σ′_θl₃²-αP_p＝0(20)

其中：

l₁＝cosθsinm+sinθcosmcosn

l₂＝sinθsinm-cosθcosmcosn

l₃＝-cosmsinn。