[发明专利]确定页岩裂缝尖端暂堵压裂时封堵段长度及新裂缝转向距离的方法

说明书

本发明涉及非常规油气储层重复压裂技术的新工艺设计方法，具体为一种确定页岩裂缝尖端暂堵压裂时封堵段长度及新裂缝转向距离的方法。该方法对压裂缝尖端注入暂堵剂，压裂液进入主裂缝内部后，主裂缝内的压裂液压力在其周围形成应力阴影效应；原始主裂缝周围应力状态受应力阴影效应影响，产生的诱导应力与原始地应力叠加，原始地应力状态发生改变；裂缝尖端完全被封堵，在封堵段端部产生与原始裂缝方向不同的新裂缝。进一步地，在暂堵剂自由表面处，暂堵压裂的新裂缝垂直于原始裂缝方向扩展，至诱导应力差值与水平地应力差值相等处，通过给定实际水平地应力差值，在该位置标定新裂缝的转向距离。从而，合理开采主裂缝面两侧页岩气潜在资源。

技术领域

本发明涉及油气储层重复压裂技术的新工艺设计方法，具体为一种确定页岩裂缝尖端暂堵压裂时封堵段长度及新裂缝转向距离的方法，属于一种新型的重复压裂工艺，主要侧重于页岩、致密油层等非常规储层中油气资源的二次高效开采。

背景技术

我国页岩气资源非常丰富，有望成为新的油气增长点。目前，水力压裂和水平钻井技术是国内外页岩气开采中运用的主要增产手段。然而，页岩气藏渗透率和孔隙度极低，需通过储层体积压裂，使压裂裂缝沟通储层天然裂缝，形成复杂的裂隙网络，进而提高页岩气井单井产量，实现商业化开采。

在水力压裂生产过程中，因诸多原因导致大部分水力裂缝失效，侧向储层无法动用，导致低产低效式开发。此外，生产实践表明，水平井初次压裂后有效产气段仅约30％，大部分压裂段无法对页岩气井产量做出贡献，而初次压裂增产改造不足亦是页岩气单井产量较低的主要原因。因此，为控制主裂缝延伸，增加裂缝侧向动用程度，向主裂缝尖端注入暂堵剂，裂缝尖端完全封堵，迫使缝内二次转向压裂，进而达到增产的目的。

传统的重复压裂方法多采用1)无暂堵剂的二次压裂以及2)暂堵剂封堵孔吼的二次压裂等，前者实施重复压裂后由于新裂缝偏转量很小导致产量提高不显著；后者由于后续压裂液易突破原始孔吼，实现完全封孔难度较大。且井筒周围地应力转向不明显导致的新裂缝转向扩展距离受限。缝内流体压力和地层压力对地应力转向均具有显著作用，裂缝尖端是地层压力降低差异性最显著区域，也是缝内流体引起裂缝周围应力阴影效应的显著区域，在裂缝尖端泵注暂堵剂施工难度较小，且新裂缝转向距离较为可观，但目前尚缺乏有利于指导工程的确定合理暂堵剂用量以及评估新裂缝转向距离的方法。

因此，为分析应力阴影作用下裂缝尖端暂堵重复压裂页岩储层的技术机理，作为常规暂堵转向压裂的改进与补充，基于暂堵剂作用于裂缝尖端的KGD裂缝模型，综合考虑压裂液粘度、流体平均压力、裂缝几何形态等多项力学参数，确定合理的封堵段长度，预估暂堵压裂后新裂缝的转向距离。

发明内容

本发明的目的是提供一种确定页岩裂缝尖端暂堵压裂时封堵段长度及新裂缝转向距离的方法。该设计方法能够确定经济合理的暂堵剂用量以得到封堵段长度，预估暂堵压裂后新裂缝的转向距离，进而估计新裂缝能够沟通原始未能有效开采的页岩气储层的范围，为实际页岩储层重复压裂工程提供应用指导，较大幅度地提高油气资源的二次产量。

为实现上述目的，本发明提供如下方案：

一种确定页岩裂缝尖端暂堵压裂时封堵段长度及新裂缝转向距离的方法，该方法包括以下步骤：

(a)综合分析前期压裂开采的产层出力动态数据，重点计算原始压裂主裂缝侧向剩余可采油气储量以及地层压力系数，完成页岩裂缝尖端暂堵压裂井层优选工作；

(b)对于候选产层的初始压裂主裂缝，建立一种考虑应力阴影效应的页岩储层裂缝尖端暂堵压裂力学模型，其属于重复压裂力学模型，对压裂缝尖端泵注暂堵剂封堵并钝化原始主裂缝尖端；

(c)调整所述步骤(b)中的模型影响参数，得到关于封堵段长度和新裂缝转向距离的一系列理论结果，根据实际重复压裂的目标，确定所述的一种确定页岩裂缝尖端暂堵压裂时封堵段长度及新裂缝转向距离的方法中所有工艺参数；