[发明专利]一种暂堵压裂时天然裂缝的开启范围计算方法

说明书

本发明的目的在于提供一种暂堵压裂时天然裂缝的开启范围计算方法，该方法包括以下步骤：A、建立暂堵条件下裂缝扩展物理模型；B、建立裂缝内流体流动模型，计算裂缝整体诱导应力场；C、求解得到流体压力和裂缝宽度分布，判断岩体是否达到破坏条件；D、基于裂缝内流体流动模型和裂缝诱导应力场模型的求解思路，对暂堵条件下裂缝扩展过程的动态模拟；E、输入基础参数进行天然裂缝开启范围判断，分析各个参数对天然裂缝开启范围的影响。本发明基于暂堵前水力裂缝周围诱导应力场分布情况和变化规律，对水力裂缝内部实施暂堵分析后，在水力裂缝诱导应力场作用下天然裂缝的开启规律及开启范围。

技术领域

本发明涉及石油工程领域,具体涉及一种暂堵压裂时天然裂缝的开启范围计算方法。

背景技术

国内外对于致密油气藏开发主要采用缝网压裂技术以形成复杂裂缝网络，沟通近井区域油气富集带，改善油气渗流通道，从而大幅提升油气井产能。储层中能否形成裂缝网络的关键在于如何采用恰当方法有效提升裂缝内部流体净压力，迫使主裂缝延伸过程中形成分支裂缝。对于天然裂缝欠发育类储层，在压裂过程中需促使岩石本体发生破坏以形成新的分支缝；而对于天然裂缝发育类储层而言，水力裂缝在延伸过程中将激活并开启部分天然裂缝，因此更加容易形成复杂裂缝网络。针对裂缝性储层，目前国内通常采用缝内暂堵的方式进行缝网压裂施工，其主要思路为：先采用常规压裂方式在地层中形成主裂缝，然后加入特定暂堵剂对主裂缝实施缝内暂堵，人为提升主裂缝内流体净压力并开启主裂缝周围天然裂缝或储层弱面，从而形成主缝和支缝相结合的复杂裂缝网络，扩大储层改造体积。

发明内容

本发明的目的在于提供一种暂堵压裂时天然裂缝的开启范围计算方法。

为达到以上技术目的，本发明提供以下技术方案。

一种暂堵压裂时天然裂缝的开启范围计算方法,该方法包括以下步骤：

A、建立暂堵条件下裂缝扩展物理模型；

B、综合流体压降方程、物质平衡方程、流动边界条件建立裂缝内流体流动模型，计算裂缝整体诱导应力场；

C、根据B中裂缝内流体流动模型、裂缝诱导应力场模型以及相应的边界条件求解得到流体压力和裂缝宽度分布，进一步判断岩体是否达到破坏条件；

D、基于裂缝内流体流动模型和裂缝诱导应力场模型的求解思路，实现对暂堵条件下裂缝扩展过程的动态模拟；

E、输入基础参数进行天然裂缝开启范围判断，并分析各个参数对天然裂缝开启范围的影响：

天然裂缝开启的极限条件：

式中：ΔP为极限压差，MPa；

P_plug为暂堵区域突破压力，MPa；

P_s为地层流体压力，MPa。

进一步地，步骤C中还包括确定裂缝应力边界条件，综合上述原地应力、流体压力以及其余裂缝干扰应力，水力裂缝单元i的应力边界条件可表示为：

式中：P_f为裂缝单元流体压力，Pa；

β为裂缝单元偏转角，度；

σ_H为最大水平主应力，Pa；

σ_h为最小水平主应力，Pa；

为第j个裂缝单元尖端法向位移不连续量，m；

为第j个裂缝单元尖端切向位移不连续量，m。

进一步地，步骤D中还需采用PKN模型解析公式、KGD模型解析公式对暂堵前水力裂缝扩展过程进行对比验证：