[發(fā)明專利]一種頁巖儲層水平井暫堵壓裂多裂縫競爭起裂預測方法

在審

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• 申請日: 2022-05-05
• 公開（公告）號: CN114722682A
• 公開（公告）日: 2022-07-08
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李建雄;黎安慶;華文;劉丹;何世民;鄧雨田;楊洋;劉杰
• 申請（專利權(quán)）人: 西昌學院;四川大學
• 主分類號: G06F30/23
• 分類號: G06F30/23;G06F111/10
• 代理公司: 四川北新律師事務(wù)所 51366
• 代理人: 謝宇

本發(fā)明公開了一種頁巖儲層水平井暫堵壓裂多裂縫競爭起裂預測方法，包括：建立由天然裂縫?水力裂縫?巖石基質(zhì)組成的頁巖儲層二維水力壓裂裂縫擴展模型；基于水力壓裂擴展模型分析頁巖儲層水力壓裂多裂縫競爭起裂機制及縫網(wǎng)擴展的影響因素，分析得出多裂縫起裂順序、縫網(wǎng)擴展復雜程度與儲層地應(yīng)力差值、裂縫簇間距及主裂縫簇數(shù)量之間的關(guān)系，利用該模型可得出不同應(yīng)力條件下，射孔簇數(shù)、射孔簇間距最優(yōu)設(shè)計值，用以指導現(xiàn)場暫堵壓裂方案設(shè)計，根據(jù)預期裂縫形態(tài)，求出裂縫擴展長度、深度及縫網(wǎng)有效改造體積，進而確定壓裂施工參數(shù)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及頁巖氣開發(fā)水力壓裂技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種頁巖儲層水平井暫堵壓裂多裂縫競爭起裂預測方法。

背景技術(shù)

頁巖氣資源作為一種非常重要的非常規(guī)油氣資源，其經(jīng)濟有效的開采對我國經(jīng)濟社會發(fā)展具有重要意義。而我國頁巖氣資源豐富，儲集層厚度大，品質(zhì)優(yōu)，但其埋藏深度大、低孔、低滲等特點極大增加了其開發(fā)難度。目前，對頁巖氣的開發(fā)主要采用水平井分段壓裂開發(fā)工藝，段內(nèi)多簇壓裂已成為了開發(fā)工藝的主體。其基本原理是增加段內(nèi)射孔簇數(shù)，采用段內(nèi)密切割，增加主裂縫起裂條數(shù)，提高儲層可動用程度。若廣泛采用密切割分段，段內(nèi)多簇射孔，較低主裂縫間距會增大縫間干擾，致使部分主裂縫被抑制而無法起裂，其余裂縫由于應(yīng)力干擾，擴展路徑難以預測，裂縫形態(tài)復雜。為了使各主裂縫簇均勻擴展，暫堵壓裂成為了頁巖氣開發(fā)的關(guān)鍵技術(shù)。川南長寧頁巖氣區(qū)塊現(xiàn)場壓裂實踐表明，暫堵壓裂過程中縫網(wǎng)形態(tài)復雜，各主裂縫競爭起裂順序及擴展機理不明確，壓裂參數(shù)設(shè)置不當會造成部分主裂縫簇不起裂或者擴展路徑曲折，無法最大限度延伸至儲層內(nèi)部。所以在頁巖儲層暫堵壓裂之前，必須對主裂縫競爭起裂及裂縫擴展形態(tài)進行預判，以便制定合理的壓裂參數(shù)。

裂縫在非均質(zhì)頁巖儲層中的擴展受儲層參數(shù)及壓裂施工參數(shù)的共同影響，而水平應(yīng)力差、射孔簇數(shù)及射孔簇間距影響最為顯著。近年來國內(nèi)外學者對此進行了相關(guān)研究，并取得了一定認識。Weng等發(fā)現(xiàn)多簇裂縫同時擴展時，中間裂縫受到壓制而兩側(cè)裂縫擴展至儲層深度更大；Cheng等人認為多簇裂縫不均勻擴展主要是由于應(yīng)力干擾所致；而Wu和Olson等發(fā)現(xiàn)主裂縫間不均勻擴展主要是因為主裂縫壓裂液進液量動態(tài)分配不均所致；Zhou等對應(yīng)力干擾下各主裂縫壓裂液進液量進行了研究，發(fā)現(xiàn)外側(cè)裂縫擴展干擾應(yīng)力會使中間裂縫進液壓力急劇增加；Gramer等認為可通過增加中間射孔簇的射孔直徑來減小壓裂液摩阻，提高進液量，從而增加中間裂縫的延伸深度；Wu等發(fā)現(xiàn)由于水平應(yīng)力差異，外側(cè)裂縫擴展會受到抑制；Lecampion等研究發(fā)現(xiàn)近井地帶天然裂縫發(fā)育及應(yīng)力干擾致使主裂縫在近井地帶過于曲折，迂曲程度過高，增加了主裂縫進液壓力；周彤等對射孔摩阻和多裂縫干擾應(yīng)力決定流量分配機制進行了研究。總體而言，前人對頁巖儲層水力壓裂多裂縫競爭起裂的研究多集中在不同因素對裂縫起裂影響因素定性描述，并未形成指導現(xiàn)場水平井暫堵壓裂實際的裂縫競爭起裂預測手段及縫網(wǎng)形態(tài)評價量化標準。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是針對以上不足，提出一種頁巖儲層水平井暫堵壓裂復雜縫網(wǎng)擴展的數(shù)值模擬研究，對暫堵壓裂多裂縫競爭起裂順序及裂縫形態(tài)進行準確預判，制定合理的壓裂施工參數(shù)，形成頁巖儲層水平井暫堵壓裂多裂縫競爭起裂及復雜縫網(wǎng)擴展預測新方法。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明具體采用如下技術(shù)方案：

一種頁巖儲層水平井暫堵壓裂多裂縫競爭起裂預測方法，具體包括：

建立由天然裂縫-水力裂縫-巖石基質(zhì)組成的二維水平井壓裂復雜縫網(wǎng)擴展模型；

基于水平井水力壓裂裂縫擴展模型分析頁巖儲層壓裂多裂縫競爭起裂及縫網(wǎng)擴展的影響因素，包括：裂縫簇間干擾應(yīng)力的影響，主裂縫間距、主裂縫簇數(shù)量、水平應(yīng)力差值；

分析得出多裂縫起裂順序、縫網(wǎng)擴展復雜程度與儲層水平地應(yīng)力差值、主裂縫間距及主裂縫簇數(shù)量之間的關(guān)系；

將多裂縫起裂順序、縫網(wǎng)擴展復雜程度與儲層水平地應(yīng)力差值、主裂縫間距及主裂縫簇數(shù)量之間的關(guān)系作為頁巖儲層水平井競爭起裂及復雜縫網(wǎng)擴展預測方法。