[发明专利]一种致密砂岩水力压裂缝高预测方法有效

专利信息
申请号: 201810017164.3 申请日: 2018-01-09
公开(公告)号: CN108280275B 公开(公告)日: 2021-07-06
发明(设计)人: 刘晓强;曲占庆;翟乃成;刘富锋;李云龙 申请(专利权)人: 中国石油大学(华东)
主分类号: G06F30/23 分类号: G06F30/23;G06F30/28;G06F119/14
代理公司: 青岛智地领创专利代理有限公司 37252 代理人: 陈海滨
地址: 266580 山东省青岛*** 国省代码: 山东;37
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摘要:
搜索关键词: 一种 致密 砂岩 水力 裂缝 预测 方法
【说明书】:

发明公开了一种致密砂岩水力压裂逢高预测方法,具体涉及水力压裂技术领域。其解决了现有的致密砂岩水力压裂裂缝纵向扩展的研究并未形成能够指导现场压裂实践量化标准的不足。该致密砂岩水力压裂缝高预测方法,具体包括:建立由隔层‑储层‑隔层组成的三维水力压裂裂缝扩展有限元模型;基于水力压裂扩展有限元模型分析致密砂岩气藏水力压裂裂缝纵向扩展的影响因素,分析得出裂缝内净压力与储隔层地应力差比值和临界隔储层厚度比的对应数据关系为:裂缝内净压力与储隔层地应力差比值越小,裂缝在纵向上的扩展能力越弱,穿透隔层的高度越小;当裂缝内净压力与储隔层地应力差之比小于0.56时,裂缝的扩展被完全限制在储层内,在纵向上不能进入隔层。

技术领域

本发明涉及水力压裂技术领域,具体涉及一种致密砂岩水力压裂逢高预测方法。

背景技术

致密砂岩作为一种重要的非常规油气资源类型,其经济有效的开采对于保障我国油气产量稳定具有重要的意义。某盆地东部神木区块已探明的天然气储量丰富,某组是该区块主力层位,其储层渗透率主要分布在0.1-0.5mD,孔隙度分布在5-9%,整体表现为低孔、低渗致密特征,大规模水力压裂成为开发致密砂岩气藏的关键技术。现场压裂实践发现太原组储层上下部普遍含煤,储、隔层应力差范围跨度大,压裂参数设置不当容易造成裂缝在纵向上压穿隔层,影响压裂效果。合理的控制裂缝纵向扩展可以使裂缝最大程度的在储层内部延伸,增大储层改造体积,同时避免压穿隔层使水层中的流体窜入造成压裂失效。所以在致密砂岩储层进行水力压裂之前,必须对裂缝的纵向扩展情况进行预判,以便制定合理的压裂参数。

裂缝在储隔层中的纵向扩展受储隔层岩石力学参数和压裂施工参数的共同影响,近年来国内外学者对此进行了相关研究,并取得了一定的认识。Biot等提出了未考虑储层原始地应力分布的裂缝纵向扩展进入隔层的判断准则;Simonson等基于线弹性理论研究了裂缝在高应力隔层的扩展;Warpinski和Teufel等提出储隔层间地应力差是影响裂缝在储隔层纵向扩展的首要因素;Daneshy等认为储隔层界面之间的剪切滑移利于抑制裂缝的纵向扩展;Nolte和Smith建立了双对数下净压力曲线与裂缝几何尺寸的变化关系;Ayoub等通过模型提出了利用净压力与储隔层应力差关系判断裂缝高度,模型假设上下隔层为无限扩展,与实际情况不符;魏元龙和刘玉章等利用真三轴水力压裂试验分析了裂缝在致密砂岩中的起裂和扩展机制,试验未考虑储隔层岩性差异;潘林华和王瀚等采用cohesive单元模拟了不同因素对水力压裂垂直裂缝形态的影响,但cohesive模拟水力压裂需要预先设置裂缝扩展纹路,限制了裂缝的自由扩展。总体而言,前人对于致密砂岩水力压裂裂缝纵向扩展的研究多集中在不同因素对裂缝扩展形态影响的定性描述,并未形成能够指导现场压裂实践的量化标准。

发明内容

本发明的目的是针对上述不足,提出了一种基于ABAQUS扩展有限元法进行致密砂岩水力压裂裂缝纵向扩展的数值模拟研究,对裂缝的纵向扩展进行准确的预判,制定合理的压裂参数的致密砂岩水力压裂逢高预测方法。

本发明具体采用如下技术方案:

一种致密砂岩水力压裂缝高预测方法,具体包括:

建立由隔层-储层-隔层组成的三维水力压裂扩展有限元模型;

基于水力压裂扩展有限元模型分析致密砂岩气藏水力压裂裂缝纵向扩展的影响因素,包括:储隔层界面对裂缝尖端应力场的影响、压裂液排量、压裂液粘度、压裂液泵入时间、储隔层地应力差和裂缝内净压力;

分析得出裂缝内净压力与储隔层地应力差比值和临界隔储层厚度比的对应数据关系为:

裂缝内净压力与储隔层地应力差比值越小,裂缝在纵向上的扩展能力越弱,穿透隔层的高度越小;

当裂缝内净压力与储隔层地应力差之比小于0.56时,裂缝的扩展被完全限制在储层内,在纵向上不能进入隔层。

优选地,

所述储隔层界面对裂缝尖端应力场的影响具体为:

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