[發明專利]基于頁巖地質-工程參數內轉向壓裂暫堵劑用量設計方法

有效

• 申請號: 202111236474.2
• 申請日: 2021-10-23
• 公開（公告）號: CN113935093B
• 公開（公告）日: 2022-08-19
• 發明（設計）人: 林然;彭思瑞;任嵐;符肇邦;莫海帥;張菊;鄭建;胡東風;蔣廷學
• 申請（專利權）人: 西南石油大學
• 主分類號: G06F30/13
• 分類號: G06F30/13;E21B33/13;E21B43/26;G06F119/14
• 代理公司: 成都其知創新專利代理事務所(普通合伙) 51326
• 代理人: 房立普

1.基于頁巖地質-工程參數內轉向壓裂暫堵劑用量設計方法，包括以下步驟：

步驟S10、獲取目標頁巖氣儲層的巖石力學參數、天然裂縫參數以及壓裂參數；

步驟S20、制備實驗測試巖板，再根據現場暫堵劑做暫堵壓力測試實驗并獲得不同裂縫寬度下對應的暫堵劑與支撐劑用量數據、暫堵劑臨界暫堵壓力實驗有效數據；

步驟S30、根據不同裂縫寬度下對應的暫堵劑與支撐劑用量數據、暫堵劑臨界暫堵壓力實驗有效數據獲得暫堵劑在不同裂縫寬度條件下的臨界暫堵壓力隨暫堵劑用量變化曲線；

步驟S40、運用裂縫延伸理論，根據巖石力學參數和壓裂參數計算頁巖壓裂水力裂縫最優暫堵位置的裂縫寬度；

步驟S50、運用巖石力學理論，根據天然裂縫參數計算分支裂縫起裂壓力，即縫內臨界轉向壓力；

步驟S60、根據頁巖壓裂水力裂縫最優暫堵位置的裂縫寬度與縫內臨界轉向壓力計算結果，結合暫堵劑在不同裂縫寬度條件下的臨界暫堵壓力隨暫堵劑用量變化曲線，確定頁巖壓裂現場暫堵劑用量。

2.根據權利要求1所述的基于頁巖地質-工程參數內轉向壓裂暫堵劑用量設計方法，其特征在于，所述巖石力學參數包括頁巖儲層厚度、楊氏模量、泊松比；所述天然裂縫參數包括頁巖地層天然裂縫傾角、逼近角、內聚力、摩擦系數；所述壓裂參數包括壓裂暫堵時間、壓裂排量、壓裂液粘度、射孔簇數。

3.根據權利要求1所述的基于頁巖地質-工程參數內轉向壓裂暫堵劑用量設計方法，其特征在于，所述暫堵壓力測試實驗包括以下步驟：

步驟S21、將API標準導流室上下部分裝上橡膠圈以密封導流室并將各部分按照要求組裝好；

步驟S22、實驗測試用的導流室內不裝填任何樣品，使用游標卡尺分別測量空導流室四角厚度，取其平均值為w₁；

步驟S23、將稱量好的暫堵劑和支撐劑填入導流室內，暫堵劑鋪置在導流室中間，支撐劑鋪置在暫堵劑兩側，暫堵劑鋪置厚度與石英砂厚度相同，后壓入上蓋板并對導流室進行密封處理，以保證導流室密封性；

步驟S24、將導流室移至實驗測試平臺，調整液壓閥，壓緊導流室，使用游標卡尺測量導流室四角厚度，取其平均值為w₂，從而獲得暫堵劑裂縫寬度為w₂-w₁；

步驟S25、將安裝好的導流室放入承壓臺并連接好相應管線，抽真空檢測導流室密閉性；

步驟S26、調整壓差表歸零，裝好位移計；

步驟S27、打開導流室溫控開關及預熱器加熱導流室，待導流室溫度升至地層溫度時，關閉預熱器；

步驟S28、打開驅替泵，調整泵注流量；記錄驅替泵壓力數據，測量暫堵劑的臨界暫堵壓力。

4.根據權利要求1所述的基于頁巖地質-工程參數內轉向壓裂暫堵劑用量設計方法，其特征在于，所述步驟S40的具體過程為：

步驟S41、根據巖石力學參數與壓裂參數，利用下式計算水力裂縫沿縫長方向的寬度剖面；

其中，

式中：w_hf為水力裂縫開度，m；x為水力裂縫長度方向坐標，m；t為壓裂時間，s；L_hf為水力裂縫長度，m；Q為水力裂縫縫口流量，m³/s；Q_T為壓裂總排量，m³/s；n_cl為射孔簇數，簇；G為地層巖石剪切模量，Pa；υ為地層巖石泊松比，無量綱；μ為壓裂液黏度，Pa·s；h_hf為水力裂縫高度，m；E為地層巖石楊氏模量，Pa；

步驟S42、再根據水力裂縫沿縫長方向的寬度剖面和下式計算水力裂縫最優暫堵位置的裂縫寬度；

w_pg＝w_hf(0.5L_hf,t)

式中：w_pg為水力裂縫最優暫堵位置的裂縫寬度，m。