[發明專利]水平井多簇射孔壓裂裂縫條數的判斷方法及系統

有效

• 申請號: 201710792241.8
• 申請日: 2017-09-05
• 公開（公告）號: CN109424348B
• 公開（公告）日: 2021-01-05
• 發明（設計）人: 孫志宇;蘇建政;張汝生;劉長印;黃志文;李鳳霞;林鑫
• 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勘探開發研究院
• 主分類號: E21B43/26
• 分類號: E21B43/26;G06F30/20
• 代理公司: 北京思創畢升專利事務所 11218
• 代理人: 孫向民;廉莉莉

公開了一種水平井多簇射孔壓裂裂縫條數的判斷方法及系統。該方法可以包括：根據裂縫長度、裂縫高度與裂縫間距，確定PKN裂縫形態；根據PKN裂縫形態，計算裂縫擴展能量；根據裂縫擴展能量，計算注入能量，進而判斷裂縫條數。本發明通過解析的方法，計算驅動水力裂縫擴展的注入能量，精確獲取裂縫數量與形態。

技術領域

本發明涉及油氣田開發領域，更具體地，涉及一種水平井多簇射孔壓裂裂縫條數的判斷方法及系統。

背景技術

水平井多簇射孔分段壓裂技術已經在致密砂巖、頁巖等非常規油氣藏開發中廣泛應用，相應的水平井分段壓裂設計中最重要參數為段內多簇射孔形成的最終裂縫條數、裂縫幾何形態，因為其關系到最優的壓裂段間距、射孔簇數目、孔眼數目以及相應的施工參數。但目前為止，水平井單個壓裂段內多個射孔簇究竟能夠形成多少裂縫的問題一直是困擾壓裂設計人員的一個難題。

水平井長井段多簇射孔分段壓裂涉及到多條裂縫的同時擴展，設計人員希望多簇射孔能夠形成多條等長度的裂縫，從而實現儲層的均勻改造，但實際上這種情況很難達到，因此，需要進行嚴格的分析計算，確定最優化設計。對于水平井段內多簇射孔復雜裂縫參數與施工參數間的關系，前人做了很多數值模擬方面的研究，包括有限元模型、離散縫網模型、邊界元模型、非常規模型等，研究學者主要有Olson、Meyer、Dahi等，但這些方法一般都需要劃分網格，模擬過程復雜，計算工作量大，運算速度慢，耗時長(幾小時到幾天)，數值結果難以收斂，不但對設計人員的專業水平要求較高，且對儲層特征資料要求較多，所以不太適合于工程上的快速設計應用。因此，有必要開發一種水平井多簇射孔壓裂裂縫條數的判斷方法及系統。

公開于本發明背景技術部分的信息僅僅旨在加深對本發明的一般背景技術的理解，而不應當被視為承認或以任何形式暗示該信息構成已為本領域技術人員所公知的現有技術。

發明內容

本發明提出了一種水平井多簇射孔壓裂裂縫條數的判斷方法及系統，其能夠通過解析的方法，計算驅動水力裂縫擴展的注入能量，精確獲取裂縫數量與形態。

根據本發明的一方面，提出了一種水平井多簇射孔壓裂裂縫條數的判斷方法。所述方法可以包括：根據裂縫長度、裂縫高度與裂縫間距，確定PKN裂縫形態；根據所述PKN裂縫形態，計算裂縫擴展能量；根據所述裂縫擴展能量，計算注入能量，進而判斷所述裂縫條數。

優選地，所述裂縫擴展能量為：

P_growth＝P_u+P_c+P_f+P_int (1)

其中，P_growth表示裂縫擴展能量，P_u表示巖石增加的能量釋放率，P_c表示裂縫尖端破裂需要的能量，P_f表示裂縫內流體流動損失的能量，P_int表示裂縫間相互作用的誘導應力。

優選地，所述巖石增加的能量釋放率為：

其中，L為裂縫長度，H為裂縫高度，Y為裂縫內凈壓力，W為裂縫寬度，k為高度指數特征值，m為長度指數特征值，t為時間。

優選地，所述裂縫尖端破裂需要的能量為：

其中，L為裂縫長度，H為裂縫高度，k為高度指數特征值，m為長度指數特征值，t為時間，K’為裂縫斷裂韌性，E’為巖石楊氏模量。

優選地，所述裂縫內流體流動損失的能量為：

其中，L為裂縫長度，H為裂縫高度，Y為裂縫內凈壓力，t為時間，R_w為井筒半徑，b(j)為指數特征值，F為特征函數，j為整數變量。