[發(fā)明專利]一種計算煤層氣井破裂壓力的方法及其系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710734957.2
• 申請日: 2017-08-24
• 公開（公告）號: CN107679999B
• 公開（公告）日: 2020-11-06
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 東振;孫粉錦;鮑清英;穆福元;張義;張繼東;陳姍姍;王勃;楊焦生;趙洋;王玫珠;孔璐琳
• 申請（專利權(quán)）人: 中國石油天然氣股份有限公司
• 主分類號: G06Q50/02
• 分類號: G06Q50/02;G06F30/20;G06F119/14
• 代理公司: 北京三友知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11127
• 代理人: 姚亮;沈金輝

本發(fā)明提供了一種計算煤層氣井破裂壓力的方法及其系統(tǒng)，其中，計算煤層氣井破裂壓力的方法，包括以下步驟：通過室內(nèi)實驗，獲取目的煤層煤巖的斷裂韌性；通過對研究區(qū)塊內(nèi)煤層氣井進行測井資料變尺度分析，獲取煤層分形參數(shù)；結(jié)合獲取的煤巖的斷裂韌性、煤層分形參數(shù)以及煤層氣井破裂壓力計算模型計算煤層氣井的破裂壓力。本發(fā)明提供的方案能夠準確的預(yù)測破裂壓力，為鉆井、固井工程提供設(shè)計依據(jù)，也為后期完井方式、增產(chǎn)措施的選擇提供參考，減少了因設(shè)計不合理導(dǎo)致的井下事故和經(jīng)濟損失。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于煤層氣開采技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種計算煤層氣井破裂壓力的方法及其系統(tǒng)。

背景技術(shù)

針對低油(氣)價的國際形勢和煤層氣井日產(chǎn)氣量低、開發(fā)周期長的生產(chǎn)特點，要求煤層氣井在開發(fā)環(huán)節(jié)必須做到“降本、增效”。由于沒有針對煤層氣井的破裂壓力計算方法，煤層氣井破裂壓力預(yù)測結(jié)果往往不能有效指導(dǎo)現(xiàn)場作業(yè)，造成鉆井設(shè)計不合理、固井過程中水泥漿壓漏煤層等井下事故，事故頻發(fā)增加了煤層氣井的建井周期和生產(chǎn)成本，準確預(yù)測煤層破裂壓力能減少鉆完井過程中的井下復(fù)雜事故，減少鉆井的時間、經(jīng)濟投入，對實現(xiàn)煤層氣高效、低成本開發(fā)有至關(guān)重要的作用。

目前，煤層氣井破裂壓力的計算仍是沿用基于常規(guī)砂泥巖模型的計算方法，常規(guī)方法沒有考慮煤巖割理和裂縫分形的影響，模型的局限性使得常規(guī)方法計算出的煤層破裂壓力不夠準確，因此建立一種有效、實用的煤層氣井破裂壓力計算方法十分必要，也是當前亟需解決的關(guān)鍵技術(shù)問題。

發(fā)明內(nèi)容

為解決上述問題，本發(fā)明的目的在于提供一種建立煤層氣井破裂壓力計算模型的方法。

本發(fā)明的另一目的是提供通過上述方法建立的煤層氣井破裂壓力計算模型。

本發(fā)明的又一目的是提供一種計算煤層氣井破裂壓力的方法。

本發(fā)明的又一目的是提供一種計算煤層氣井破裂壓力的系統(tǒng)。

為達到上述目的，本發(fā)明提供了一種建立煤層氣井破裂壓力計算模型的方法，該方法包括以下步驟：

推導(dǎo)出考慮分形特征的煤巖I型裂縫斷裂韌性；

通過矩陣轉(zhuǎn)換、地應(yīng)力分析獲得任意產(chǎn)狀的面割理法向合力；

根據(jù)面割理法向合力大于考慮分形特征的煤巖I型裂縫斷裂韌性時裂縫起裂的破壞準則，建立起煤層氣井破裂壓力計算模型。

不同于砂(泥)巖，煤巖中發(fā)育有內(nèi)聚力極小的面割理，由于面割理強度低于煤巖本體，因此面割理會優(yōu)先于本體發(fā)生破裂。煤巖面割理具分形特征，分形參數(shù)會影響煤巖I型裂縫斷裂韌性。因此，為了獲得更準確地計算煤層氣井破裂壓力，本發(fā)明特提供了上述考慮了煤巖割理和裂縫分形的影響的建立煤層氣井破裂壓力計算模型的方法。

在上述建立煤層氣井破裂壓力計算模型的方法中，所述矩陣轉(zhuǎn)換為不同坐標系間的矩陣轉(zhuǎn)換關(guān)系；所述地應(yīng)力分析為巖石力學(xué)中的力學(xué)分析過程；所述破壞準則為斷裂力學(xué)中的I型裂縫破壞準則。

本發(fā)明還提供了通過上述方法建立的煤層氣井破裂壓力計算模型，該煤層氣井破裂壓力計算模型具體為：

其中，f_i(P)為破裂壓力目標函數(shù)，MPa；P為井底壓力，MPa；P_p為地層壓力，MPa；σ_i、σ_j、σ_k為井壁三個主應(yīng)力，MPa；ω₁、ω₂、ω₃為三個主應(yīng)力對應(yīng)方向向量與面割理外法線的夾角，rad；η為biot系數(shù)，無量綱；L_f為面割理長度，m；K_IC為I型裂縫斷裂韌性，MPa·m^1/2；r為自相似系數(shù)；無量綱；D為分形維數(shù)，無量綱。