[发明专利]基于地应力和天然裂缝耦合关系的压裂预测方法及装置

说明书

本发明涉及一种基于地应力和天然裂缝耦合关系的压裂预测方法及装置，属于油气田勘探开发领域。本发明首先确定缝网产生区和定向裂缝产生区和天然裂缝方位的分布，在定向裂缝产生区利用叠前宽方位各向异性法，确定的天然裂缝发育强度，划分出天然裂缝发育区和天然裂缝不发育区；然后在天然裂缝发育区内，根据天然裂缝发育方位和主应力方位的关系确定不同条件下定向裂缝起裂方位区域，在天然裂缝不发育区，将水平最大主应力方位作为压裂缝的起裂方位；结合缝网产生区，实现从平面上预测压裂效果。本发明克服了仅从单井上进行定性分析的缺陷，将现今地应力和天然裂缝对压裂效果的影响应用推广到平面，提高了压裂效果预测的准确性。

技术领域

本发明涉及一种基于地应力和天然裂缝耦合关系的压裂预测方法及装置，属于油气田开发技术领域。

背景技术

随着目前全球对油气资源需求的不断增加，仅依赖常规油气藏已经无法满足生产和生活的需要，非常规油气藏特别是非常规气藏越来越受到各个国家重视。非常规气藏在我国分布极其广泛，据不完全统计，全国非常规气藏储量约占天然气总储量的80％，因此，对该类气藏的有效开发具有重要的战略意义。但是，同常规气藏不同，非常规气藏具有自己的特殊性，岩层致密，孔隙度和基质渗透率都比较低，非均质性严重，随着开采气体的产量下降迅速，而且气井的稳产条件普遍较差，针对低渗、致密油气藏的开发，仅采用单井或者水平井的自然产能很难实现预期的开发效果，需要通过压裂措施对储层进行改造，以产生大量的裂缝系统，改善储层的低孔、低渗特征，进而提高非常规气藏的产量，该技术已成为开采非常规气藏的关键。非常规气藏通常需要进行大规模的人工压裂，耗资巨大，因此，在施工之前，需要利用对压裂效果的展开预测研究，进而实现经济有效的开采。

压裂效果影响因素主要包括，地质因素和压裂施工工艺两大方面。在地质因素中，天然裂缝和现今地应力控制了压裂裂缝的起裂方位，进而影响了压裂施工效果，因此针对天然裂缝的发育特征和现今地应力状态的耦合关系开展研究，可以进一步评价和预测压裂效果，进而可以指导优化工艺技术，达到改善增产效果。

目前，从现今地应力和天然裂缝的角度出发，评价预测压裂效果的方法主要集中在以下几个方面：(1)从机理上定性的描述应力场和天然裂缝的匹配关系对压裂缝起裂方位的控制；(2)利用平面应力场数值模拟，分析单井上应力集中和天然裂缝对压裂缝起裂方位；(3)基于常规测井资料，对主应力剖面进行计算，结合成像测井，对压裂缝的起裂方位进行估算；(4)利用三轴物理模拟实验，模拟不同的水平应力差下，天然裂缝对压裂缝形态的影响。

例如，授权公告号为CN105334536B的中国专利文件，该文件公开了一种致密砂岩储层网络裂缝系统有效性评价方法，通过裂缝离散网络地质模型，统计分析裂缝形成期次、裂缝充填物来源、裂缝优势充填方向及组系、裂缝充填主控地质因素，建立裂缝渗透率与现今主应力的关系，评价网络裂缝系统空间有效性，为储层的压裂改造提供了保障。该方案虽然能够实现对压裂效果的预测，但是该方案没有天然裂缝的类型和发育程度，导致预测结果不准确。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于地应力和天然裂缝耦合关系的压裂预测方法及装置，以解决目前压裂预测结果不准确的问题。

本发明为解决上述技术问题而提供基于现今地应力和天然裂缝耦合关系的压裂预测方法，该预测方法包括以下步骤：

1)根据研究区目的层压裂层段的现今构造样式和测井数据建立三维现今地应力场数值模型，确定缝网产生区和定向裂缝产生区；

2)根据研究区地震叠前数据确定研究区天然裂缝发育程度和发育方位的分布情况，在所述定向裂缝产生区内划分出天然裂缝发育区和天然裂缝不发育区；

3)在天然裂缝不发育区，将水平最大主应力方位作为压裂缝的起裂方位，在天然裂缝发育区，根据天然裂缝与水平最大主应力的夹角关系确定起裂方位；

4)根据定向裂缝产生区的压裂缝起裂方位和缝网产生区确定压裂效果。