[发明专利]一种基于岩心残余应力水平预测水力裂缝复杂性的方法

说明书

本发明公开了一种基于岩心残余应力水平预测水力裂缝复杂性的方法，其特征在于，所述方法包括：对实施井取样岩心的静态岩石力学参数物模测试；进行基于数值岩心的岩石力学参数数模测试，获得精细的储层岩体残余强度特征；对实施井不同层位、具有不同残余应力的储层建立不同的有限元分析模型，计算出预测水力裂缝复杂性的水力裂缝复杂性指数。本发明可对复杂裂缝网络起裂萌生、延伸扩展的全过程进行实时捕捉，可实现裂缝复杂性的超前评估，指导压裂施工设计，对于改进压裂设计、提高复杂缝网体积意义重大。

技术领域

本发明涉及属于油田开采领域，特别涉及一种基于岩心残余应力水平预测水力裂缝复杂性的方法。

背景技术

在改造页岩等致密油气储层的水力压裂工程中，如何评估和预测水力裂缝的复杂性是压裂改造工程的关键环节之一。目前，已有采用基于微地震数据的裂缝复杂指数(FCI)来表征体积压裂改造效果的好坏。FCI值越高，说明产生的水力压裂裂缝网络越复杂、形成的改造体积就越大，改造效果就越好。但是FCI并非直接评估裂缝网络，而是建立在微震监测数据上，因此有很大的不确定性，并且只能进行压裂之后的后期评估、无法进行前期的工程设计指导。

发明内容

本发明的目的在于，针对现有技术的不足，提供一种基于岩心残余应力水平预测水力裂缝复杂性的方法。

本发明采用的技术方案如下。

一种基于岩心残余应力水平预测水力裂缝复杂性的方法，其特征在于，所述方法包括：

步骤1：对实施井取样岩心的静态岩石力学参数物模测试；

步骤2：进行基于数值岩心的岩石力学参数数模测试，获得精细的储层岩体残余强度特征；

步骤3：对实施井不同层位、具有不同残余应力的储层建立不同的有限元分析模型，计算出预测水力裂缝复杂性的水力裂缝复杂性指数。

影响复杂缝网起裂延伸的因素主要包括地质因素，工程因素和它们之间的相互耦合。地质因素主要包括储层岩石力学参数、水平应力场、天然裂缝方向、发育程度和天然裂缝胶结程度等几个重要方面。工程因素主要包括缝内净压力、压裂液黏度、施工排量、暂堵增压、人为制造缝间干扰等几个方面。页岩岩心的力学性质对于复杂缝网起裂与延伸起关键作用，页岩岩石是一种典型的脆性材料，但在深部高应力条件下残余强度(残余应力)特征明显，残余应力水平(岩心残余强度与岩心峰值强度的比值)对水力压裂裂纹拓展延伸轨迹的影响明显。基于残余应力水平的水力压裂裂缝复杂性评估对于改进压裂设计、提高复杂缝网体积意义重大。特别是针对页岩储层水力压裂改造工程相关的技术领域，方法主要基于岩心岩石力学测试数据和基于有限元的数值模拟数据。

本发明提供一种基于岩心残余应力水平预测水力裂缝复杂性的新方法，以解决现有技术中的一项或多项缺失。其优点明显是：

1、可对复杂裂缝网络起裂萌生、延伸扩展的全过程进行实时捕捉；

2、可以考虑多参数的影响，建模操作简单；

3、可实现裂缝复杂性的超前评估，指导压裂施工设计；

4、费用低廉，具有可重复性。

进一步，在步骤1中，所述静态岩石力学参数为静态弹性模量、单轴抗压强度、单轴抗拉强度、残余强度、静态泊松比。

进一步，在步骤2中，所述基于数值岩心的岩石力学参数数模测试是指根据步骤1获得的不同深度的取样岩心的静态岩石力学参数，对典型的需要进一步深入校核的储层、以及尚未取到实际岩心的储层采用基于有限元的数值方法进行数值模拟，从而获得了精细的、连续的、储层纵向岩石力学参数的残余强度特征分布。