[发明专利]一种页岩气水平井重复压裂水力裂缝参数优化设计方法

权利要求书

1.一种页岩气水平井重复压裂水力裂缝参数优化设计方法，其特征在于，包括以下步骤：

(a)根据初次压裂后页岩储层复杂裂缝形态和多尺度流动行为，建立页岩气井重复压裂产能预测数值模型，所述页岩气井重复压裂产能预测数值模型包括总体应力平衡方程、干酪根中气体渗流方程、页岩无机质中的气体渗流方程、页岩无机质中的气体渗流方程、页岩气在裂缝系统中的渗流方程；

(b)将步骤(a)中建立的产能预测数值模型进行数值求解，得到固体形变的差分格式、干酪根系统渗流微分方程的差分格式、无机质系统气体渗流微分方程的差分格式、裂缝系统中气体渗流微分方程的差分格式，并进行整体耦合；

(c)基于建立的重复压裂产能预测数值模型，针对原有裂缝系统重复压裂和重新射孔重复压裂两种模式，对不同水力裂缝参数条件下页岩气井重复压裂后产量进行模拟；

(d)评估和分析页岩气水平井产量模拟结果，得到相应重复压裂方式的最优水力裂缝参数。

2.根据权利要求1所述的一种页岩气水平井重复压裂水力裂缝参数优化设计方法，其特征在于，所述步骤(a)中总体应力平衡方程表达式如下：

式(1)中：G—剪切模量，MPa；λ—梅拉常数，MPa；u—位移，m；ε_v—体积应变，无因次量；ε_S—解吸诱导体积应变，无因次量；P_k—干酪根系统中的压力，MPa；P_m—无机质系统中的压力，MPa；P_f为裂缝系统中的压力，MPa；α_m—无机质系统的有效应力系数，无因次量；α_k—干酪根系统的有效应力系数，无因次量；α_f—干酪根系统的有效应力系数，无因次量。

3.根据权利要求2所述的一种页岩气水平井重复压裂水力裂缝参数优化设计方法，其特征在于，所述步骤(a)中干酪根中气体渗流方程的表达式如下：

式(2)中：q_a—单位体积干酪根中的吸附气量，kg/m³；K_kapp—干酪根中的表观渗透率，μm²；σ_km—形状因子，1/m²；ρ_g—气体密度，kg/m³；μ_g—气体粘度，mPa·s；ε_kp—干酪根孔隙占总基质孔隙的比例，无因次量；φ—基质总的孔隙度，无因次量；ε_ks—页岩骨架体积中干酪根的骨架体积，无因次量；φ_m—基质孔隙度，无因次；φ_f—裂缝系统孔隙度，无因次。

4.根据权利要求3所述的一种页岩气水平井重复压裂水力裂缝参数优化设计方法，其特征在于，所述步骤(a)中页岩无机质中的气体渗流方程的表达式如下：

式(3)中：D_km—无机质中的Knudsen扩散系数，m²/s；F_m—无机质的因子，无因次量；C_g—无机质中气体压缩系数，MPa^-1；K_mapp—无机质表观渗透率，μm²；W_mf—无机质与天然裂缝之间的质量传递项，mol/(m³·s)。