[發明專利]一種頁巖氣儲層重復壓裂前生產誘導應力分析方法及系統

在審

• 申請號: 202210101255.1
• 申請日: 2022-01-27
• 公開（公告）號: CN114462278A
• 公開（公告）日: 2022-05-10
• 發明（設計）人: 黃靜;米中榮;趙星;袁浩;曹獻平;成一;崔小江;陳哲;鄧琪;張博寧
• 申請（專利權）人: 成都北方石油勘探開發技術有限公司
• 主分類號: G06F30/23
• 分類號: G06F30/23;G06F30/28;G06F119/14;G06F113/08;G06F111/10
• 代理公司: 成都行之智信知識產權代理有限公司 51256
• 代理人: 何筱茂

本發明公開了一種頁巖氣儲層重復壓裂前生產誘導應力分析方法及系統，通過建立表觀滲透率模型以考慮多尺度孔隙結構下復雜的氣體流動行為，建立嵌入式離散裂縫模型耦合基質?裂縫、裂縫?裂縫系統的流動；在以上基礎上建立頁巖氣儲層多尺度流?固耦合水平井滲流模型，采用全隱式有限體積法求解保證了求解精度和效率。因此，符合復雜的裂縫分布和多尺度流動機理，能夠較為真實地反映出重復壓裂前原地應力場變化的規律，用于模擬二次水力裂縫的擴展，適用于天然裂縫發育和低孔、低滲的頁巖氣儲層。

技術領域

本發明涉及非常規油氣開采技術領域，具體而言，涉及一種頁巖氣儲層重復壓裂前生產誘導應力分析方法及系統。

背景技術

水平井壓裂是頁巖氣商業化開發的核心關鍵技術，美國2006年首次提出“儲層改造體積(SRV)”概念，逐步形成頁巖氣水平井分段多簇體積壓裂技術。先期頁巖氣勘探開發過程中，由于對儲層的認識存在局限和偏差，可能導致壓裂井(或井段)優化設計和工藝實施與儲層地質條件不匹配，造成儲層改造不充分，壓裂初期效果差或者壓后產量遞降快。北美5大頁巖氣產區重復壓裂實踐和國內涪陵、長寧頁巖氣示范區重復壓裂先導試驗均表明二次壓裂能夠有效提高儲層最終采收率。

重復壓裂設計的關鍵技術之一在于厘清二次壓裂下水力裂縫擴展與原地應力場變化的規律，進而最大化重構縫網，擴大改造區域。儲層生產過程中地層孔隙壓力下降會改變原地應力場的大小和方向，進而影響重復壓裂時水力裂縫的轉向與延伸。目前常規油氣的重復壓裂理論提供了原地應力與儲層孔隙壓力的時空變化理論基礎，但對于天然裂縫發育和低孔、低滲的頁巖氣儲層，重復壓裂前生產誘導應力的計算需要進一步考慮復雜的裂縫分布和多尺度流動機理。因此，需要一種適用于頁巖氣儲層的生產誘導應力計算方法用于重復壓裂裂縫擴展規律研究。

有鑒于此，特提出本申請。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是：目前常規油氣的重復壓裂技術沒有考慮復雜的裂縫分布和多尺度流動機理，不適用于天然裂縫發育和低孔、低滲的頁巖氣儲層。目的在于提供一種頁巖氣儲層重復壓裂前生產誘導應力分析方法及系統，通過建模對頁巖氣在儲層中的流動方式、基質單元與裂縫單元之間的頁巖氣流量和頁巖氣在基質孔隙和裂縫系統中的傳輸行為進行模擬，分析頁巖氣在復雜的裂縫分布和基質孔隙中的多尺度流動機理，得到頁巖氣儲層重復壓裂前生產誘導應力分析結果，從而形成一套適用于天然裂縫發育和低孔、低滲的頁巖氣儲層的重復壓裂技術。

本發明通過下述技術方案實現：

一方面，本發明提供一種頁巖氣儲層重復壓裂前生產誘導應力分析方法，包括以下步驟：

建立頁巖氣儲層多尺度孔隙滲流表觀滲透率模型，用于表征頁巖氣在儲層中的流動方式；

建立頁巖氣儲層裂縫與基質流動耦合模型，用于表征在不同的非相鄰連接形式下，基質單元-裂縫單元和裂縫單元-裂縫單元之間的頁巖氣流量；

根據所述頁巖氣儲層多尺度孔隙滲流表觀滲透率模型和所述頁巖氣儲層裂縫與基質流動耦合模型，建立頁巖氣儲層多尺度流-固耦合水平井滲流模型，用于表征頁巖氣在基質孔隙和裂縫系統中的物質平衡傳輸行為，以及局部應力場的改變；

初始化模型參數，利用所述模型參數和所述頁巖氣儲層多尺度流-固耦合水平井滲流模型進行數值處理，得到頁巖氣儲層重復壓裂前生產誘導應力分析結果。