[發明專利]一種提升頁巖縫網復雜度的重復壓裂工藝設計方法

有效

• 申請號: 201710873414.9
• 申請日: 2017-09-25
• 公開（公告）號: CN107587867B
• 公開（公告）日: 2018-06-12
• 發明（設計）人: 趙金洲;任嵐;唐登濟;吳雷澤
• 申請（專利權）人: 西南石油大學
• 主分類號: E21B43/26
• 分類號: E21B43/26;E21B33/13
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種提升頁巖縫網復雜度的重復壓裂工藝設計方法，該方法包括以下步驟：

(a)根據各個井段的基礎數據，計算井段含氣性數據、初次壓裂增產改造體積比數據，依據含氣性數據與初次壓裂增產改造體積比數據對重復壓裂井段進行選擇；

(b)對于候選井段，建立離散裂縫的應力平衡方程，計算裂縫單元的正應力，得到已壓裂頁巖地層新裂縫轉向壓力；

(c)根據裂縫高度、顆粒沉降速率、裂縫寬度、暫堵劑顆粒密度、初次壓裂縫網條數，確定暫堵劑強度及用量；

(d)對重復壓裂裂縫轉向延伸的施工排量進行計算設計；

所述步驟(a)中含氣性為剩余豐度占初始豐度比，所述重復壓裂井段選擇，采用以下原則進行：

利用含氣性數據，對重復壓裂井段進行一次候選：剩余豐度占比初始豐度大于60％為候選井；剩余豐度占比初始豐度小于60％為風險候選井；

利用初次壓裂增產改造體積比對一次候選井段進行二次候選：改造體積比小于50％為候選井段；改造體積比大于50％為風險候選井段；

對于含氣性數據的確定：首先確定重復壓裂井控區域的剩余頁巖氣量Q為：

Q＝(B_f+B_a)×(L_h×H_w×H_g)×ρ-Q₀ (1)

式中：B_f為初始游離氣含量，m³/t；B_a為初始吸附氣含量，m³/t；L_h為水平井筒長度，m；H_w為井間距，m；H_g為儲層厚度，m；ρ為巖石密度，kg/m³；Q₀為初次壓裂后開采累計產量，m³；

井控區域的剩余豐度為：

井控區域的剩余豐度占比初始豐度定義為：

重復壓裂井的初次壓裂增產改造體積比為：

式中：η為初次壓裂增產改造體積比，％；SRV為初次壓裂增產改造體積，m³；h_c為簇間距，m；x_c為簇數，無因次；

所述步驟(b)中已壓裂頁巖地層新裂縫轉向壓力計算，計算如下：

使用位移不連續方法建立離散裂縫i單元受到所有裂縫單元作用下的應力平衡方程：

式中：為裂縫單元i受到所有裂縫單元的正應力，MPa；為單元j上的單位切向常位移不連續值在裂縫單元i的中點產生的法向應力；為單元j上的單位法向常位移不連續值在裂縫單元i的中點產生的法向應力；

水力裂縫處于張開的狀態，其任意i單元應力邊界條件為：

式中：p_f為重復壓裂時裂縫內流體壓力，MPa；σ_c為裂縫閉合壓力，MPa；

天然裂縫處于穩定的狀態，其任意i單元應力邊界條件為：

假設裂縫系統初始的受到的剪切應力為0，即將使用位移不連續方法計算得到裂縫法向位移不連續量將其帶入裂縫單元的應力平衡方程可計算作用于裂縫單元i的法向應力

計算裂縫系統中天然裂縫與水力裂縫相交的裂縫單元(第N+1個裂縫單元)的應力狀態來判斷水力裂縫是否沿著天然裂縫轉向起裂，在原地應力場條件下，第N+1個裂縫單元的正應力為：

σ_n＝σ_H sin²α+σ_h cos²α (8)

式中：σ_H為水平最大主應力，MPa；σ_h為水平最小主應力，MPa；α為水力裂縫與天然裂縫夾角，°；σ_n為原地應力條件下作用于第N+1個裂縫單元的正應力，MPa；

水力裂縫與天然裂縫相交后，第N+1個裂縫單元的正應力為：

式中：σ'_n為水力裂縫存在條件下作用于第N+1個裂縫單元的正應力，MPa；為所有裂縫單元作用于第N+1個裂縫單元的正應力，MPa；

當與水力裂縫相交的天然裂縫單元發生張性破壞時，即認為水力裂縫發生轉向起裂，轉向起裂壓力為：

p_if＝σ'_n+S_t (10)

式中：p_if為轉向裂縫起裂壓力，MPa；S_t為天然裂縫抗張強度，MPa；

則裂縫轉向凈壓力為：