[發(fā)明專利]基于頁巖地質(zhì)-工程參數(shù)內(nèi)轉(zhuǎn)向壓裂暫堵劑用量設(shè)計方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202111236474.2
• 申請日: 2021-10-23
• 公開（公告）號: CN113935093B
• 公開（公告）日: 2022-08-19
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 林然;彭思瑞;任嵐;符肇邦;莫海帥;張菊;鄭建;胡東風(fēng);蔣廷學(xué)
• 申請（專利權(quán)）人: 西南石油大學(xué)
• 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(chuàng)新專利代理事務(wù)所(普通合伙) 51326
• 代理人: 房立普

本發(fā)明公開基于頁巖地質(zhì)?工程參數(shù)內(nèi)轉(zhuǎn)向壓裂暫堵劑用量設(shè)計方法，包括以下步驟：先在不同裂縫寬度、不同暫堵劑類型、不同暫堵劑用量條件下，對臨界暫堵壓力進(jìn)行準(zhǔn)確測量；再根據(jù)頁巖地層巖石力學(xué)參數(shù)與壓裂工程參數(shù)，計算水力裂縫開度變化情況，計算縫內(nèi)臨界轉(zhuǎn)向壓力；結(jié)合理論計算結(jié)果與實驗測試數(shù)據(jù)，確定頁巖氣水平井縫內(nèi)轉(zhuǎn)向壓裂暫堵劑用量。本發(fā)明提出了不同類型暫堵劑在不同寬度裂縫中臨界暫堵壓力的測量方法，并通過水力裂縫寬度與縫內(nèi)臨界轉(zhuǎn)向壓力計算，確定頁巖氣水平井縫內(nèi)轉(zhuǎn)向壓裂注入暫堵劑的合理用量，實現(xiàn)裂縫轉(zhuǎn)向，提升縫網(wǎng)復(fù)雜度，避免井口壓力過高，保障施工安全，為現(xiàn)場壓裂施工提供可靠指導(dǎo)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及基于頁巖地質(zhì)-工程參數(shù)內(nèi)轉(zhuǎn)向壓裂暫堵劑用量設(shè)計方法。

背景技術(shù)

頁巖儲層具有低孔、超低滲特性，滲透率僅為納達(dá)西級別，極不利于油氣運移。目前頁巖氣勘探與開發(fā)的大量經(jīng)驗表明，由于其自身脆性，頁巖地層通常發(fā)育大量天然裂縫，需要通過水平井縫網(wǎng)壓裂，才能在延伸水力裂縫的同時，激活天然裂縫，并相互交織形成復(fù)雜縫網(wǎng)，顯著增加儲層表觀滲透率，大幅提高頁巖氣井產(chǎn)量，實現(xiàn)增產(chǎn)改造。

頁巖氣縫內(nèi)轉(zhuǎn)向壓裂是通過水平井將暫堵劑混合壓裂液注入井下，使暫堵劑在水力裂縫中臨時橋堵，可有效提高縫內(nèi)凈壓力，使與水力裂縫相交的天然裂縫發(fā)生破壞并起裂延伸，形成分支裂縫，有效提高壓裂縫網(wǎng)復(fù)雜度。該技術(shù)不僅顯著能夠提高頁巖氣單井產(chǎn)量，而且可以大幅降低增產(chǎn)改造措施成本，從而提高頁巖氣開發(fā)效益。

頁巖氣水平井縫內(nèi)轉(zhuǎn)向壓裂工藝中注入的暫堵劑類型多樣，成本不同，封堵效果存在差異，而暫堵劑用量缺少科學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計方法。此外，目前通常僅使用傳統(tǒng)的支撐劑導(dǎo)流儀模擬地層不同閉合應(yīng)力下的裂縫暫堵情況，但實際壓裂過程中地下裂縫并未閉合，壁面不存在閉合應(yīng)力，且裂縫具有一定寬度。因此，需要設(shè)計一種能夠在裂縫開度恒定條件下，對不同類型暫堵劑在不同寬度裂縫中的臨界暫堵壓力進(jìn)行準(zhǔn)確測量的實驗方法，再結(jié)合水力裂縫寬度與縫內(nèi)臨界轉(zhuǎn)向壓力計算模型，確定頁巖氣水平井縫內(nèi)轉(zhuǎn)向壓裂注入暫堵劑的合理用量，實現(xiàn)裂縫轉(zhuǎn)向，提升縫網(wǎng)復(fù)雜度，避免井口壓力過高，保障施工安全，為現(xiàn)場壓裂施工提供可靠指導(dǎo)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明主要是克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足之處，提出基于頁巖地質(zhì)-工程參數(shù)內(nèi)轉(zhuǎn)向壓裂暫堵劑用量設(shè)計方法；

本發(fā)明能夠在不同裂縫寬度、不同暫堵劑類型、不同暫堵劑用量條件下，對臨界暫堵壓力進(jìn)行準(zhǔn)確測量的實驗方法；根據(jù)頁巖地層巖石力學(xué)參數(shù)與壓裂工程參數(shù)，計算水力裂縫開度變化情況；根據(jù)頁巖氣地層應(yīng)力條件與天然裂縫發(fā)育特征，計算縫內(nèi)轉(zhuǎn)向壓裂工藝所需的(最低)臨界轉(zhuǎn)向壓力；最終結(jié)合理論計算結(jié)果與實驗測試數(shù)據(jù)，確定頁巖氣水平井縫內(nèi)轉(zhuǎn)向壓裂暫堵劑最佳用量，為現(xiàn)場壓裂施工提供可靠指導(dǎo)。

本發(fā)明解決上述技術(shù)問題所提供的技術(shù)方案是：基于頁巖地質(zhì)-工程參數(shù)內(nèi)轉(zhuǎn)向壓裂暫堵劑用量設(shè)計方法，包括以下步驟：

步驟S10、獲取目標(biāo)頁巖氣儲層的巖石力學(xué)參數(shù)、天然裂縫參數(shù)以及壓裂參數(shù)；

步驟S20、制備實驗測試巖板，再根據(jù)現(xiàn)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(yīng)的暫堵劑與支撐劑用量數(shù)據(jù)、暫堵劑臨界暫堵壓力實驗有效數(shù)據(jù)；

步驟S30、根據(jù)不同裂縫寬度下對應(yīng)的暫堵劑與支撐劑用量數(shù)據(jù)、暫堵劑臨界暫堵壓力實驗有效數(shù)據(jù)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(jù)巖石力學(xué)參數(shù)和壓裂參數(shù)計算頁巖壓裂水力裂縫最優(yōu)暫堵位置的裂縫寬度；

步驟S50、運用巖石力學(xué)理論，根據(jù)天然裂縫參數(shù)計算分支裂縫起裂壓力，即縫內(nèi)臨界轉(zhuǎn)向壓力；

步驟S60、根據(jù)頁巖壓裂水力裂縫最優(yōu)暫堵位置的裂縫寬度與縫內(nèi)臨界轉(zhuǎn)向壓力計算結(jié)果，結(jié)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(xiàn)場暫堵劑用量。