[发明专利]一种页岩气水平井压裂参数的优化方法

说明书

本发明提供了一种页岩气水平井压裂参数的优化方法。该参数优化方法包括：在页岩气水平井相距百米的两支水平井段分别设置压裂点和监测点；分别获取压裂点和监测点的井底压力；将压裂点和监测点的井底压力分别视为压裂点和监测点的地层压力，根据地层压力的一维扩散模型，获取扩散系数；根据扩散系数建立该段地层的地层压力图版；根据所述地层的地层压力图版确定断层处的地层压力；根据Amonton定理判断断层是否会发生滑移；如果发生滑移，则根据临界状态的断层主地应力关系获得断层滑移的极限地层压力；根据断层滑移的极限地层压力、地层压力图版，获得安全距离、安全压裂稳定地层压力和安全压裂井口压力。

技术领域

本发明涉及一种页岩气水平井压裂过程中的地层压力的确定方法、断层滑移的预测及压裂参数优化方法，属于石油开采技术领域。

背景技术

四川盆地经历了多期地质构造运动，长宁-威远区块地质条件复杂，天然裂缝、断层发育，构造应力强。整个四川盆地以走滑断层为主，同时存在逆断层。剪切位移和走滑断层是四川盆地的主要构造特征。在四川威远-长宁地区的页岩气田开发过程中，水平井组与多级水力压裂是极其关键的作业手段。而多级大规模水力压裂会诱发附近地应力场与地层压力的急剧变化，从而激发附近断层、裂缝带发生滑移对水平井套管产生剪切载荷，制约了下一级压裂施工，严重阻碍了威远-长宁地区页岩气资源的开发。

20世纪60年代以来，在美国科罗拉多州第一次关注到地层流体变化会导致断层的滑移，并证明了Amonton定理和Coulomb破坏准则能够应用于断层滑移分析。Healy和Rubey(1968)等指出注入流体过程中的井底压力与断层滑移频率见存在密切联系。Zoback等(1984)证实注水过程重点垂直应力、最小主应力和孔隙压力满足Amonton方程,诱发断层滑移的摩擦系数约为0.6。从2011年开始，美国的Bowland页岩地层、俄克拉荷马地区(2013)，加拿大的British Colombia(2011)、英国的Blackpool地区的HALL1(2011)等都发生了由于水力压裂导致的断层滑移现象，且断层滑移均发生在多级水力压裂过程中。

但是，以往的研究以微地震监测为手段，只能判断水力压裂之后引发断层、裂缝滑移的位置、时间情况，而不能应用于水力压裂之前的断层、裂缝滑移预测。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种在页岩气水平井压裂过程中在井组范围内，可以获得任一点、任意时间的地层压力的方法。

为了实现上述技术目的，本发明提供了一种页岩气水平井压裂过程中地层压力的确定方法，该确定方法包括以下步骤：

在页岩气水平井相距百米级内的两支水平井段分别设置压裂点和监测点；其中，百米级大于等于100m、小于1000m；

分别获取压裂点和监测点的井底压力；

将压裂点和监测点的井底压力分别视为压裂点和监测点的地层压力，根据地层压力的一维扩散模型，获取扩散系数；

根据扩散系数获得该段地层的地层压力图版，确定对页岩气水平井压裂过程中的地层压力。

在本发明的确定方法中，首先构建水平井组范围内的地层结构示意图，包括获取岩气井水平段地层的基本特征参数，包括垂向地应力、最大水平地应力、最小水平地应力及其方位、地层压力，断层深度、方位、走向、倾向及摩擦系数；获取水平井组井眼轨迹参数，包括井深、井方位、水平段井间距；以及，获取水平井段压裂施工参数，包括压裂点施工泵压及对应压裂时间、邻井套管压力及时间。

在本发明的确定方法中，优选地，压裂点的井底压力根据如下公式获得：

p_wf1＝p_wh1+p_h1-Δp_wb1-Δp_perf1-Δp_near1；