[发明专利]一种深层页岩水平井压裂多簇裂缝异步起裂延伸计算方法

权利要求书

1.一种深层页岩水平井压裂多簇裂缝异步起裂延伸计算方法，其特征在于，包括：

根据目标深层页岩水平井的地层参数、射孔参数、压裂参数以及深层页岩水平井压裂水力裂缝起裂延伸模型确定压裂过程中各簇裂缝的长度、高度、宽度，以及缝内压力；

根据目标深层页岩水平井的地层参数、射孔参数以及深层页岩水平井压裂水力裂缝转向延伸模型确定压裂过程中各簇裂缝尖端转向角度；

根据目标深层页岩水平井的地层参数、射孔参数、压裂参数、缝内压力以及深层页岩水平井压裂多簇裂缝流量分配模型确定压裂过程中各簇裂缝分得压裂液流量；

根据压裂过程中各簇裂缝尖端转向角度、各簇裂缝分得压裂液流量继续进行下一时步内的裂缝延伸计算，直到压裂时间结束，确定压裂结束时各簇裂缝长度、裂缝高度、裂缝宽度数据；

根据压裂结束时各簇裂缝长度、裂缝高度、裂缝宽度数据绘制压裂过程中各簇裂缝长度随时间变化曲线、压裂结束时各簇裂缝延伸空间展布图；

所述深层页岩水平井压裂水力裂缝起裂延伸模型包括：

物质平衡方程：

式中：q为裂缝内流量，m³/s；h_f为裂缝高度，m；w_f为裂缝开度，m；s为裂缝长度方向坐标，m；t为时间，s；q_L为压裂液滤失速度，m/s；

缝内流体压降方程：

式中：p为裂缝内压力，Pa；s为裂缝长度方向坐标，m；μ为液体粘度，Pa·s；

压裂液体滤失方程：

式中：C_L为地层滤失系数，m/s^0.5；τ为开始滤失时间，s；

裂缝宽度方程：

w_f(s)＝(D_n)_j (4)

式中：(D_n)_j为裂缝缝长s处对应的裂缝j单元法向位移量，m；

裂缝高度方程：

式中：K_Ic为页岩断裂韧性，Pa·m^0.5；

裂缝闭合应力方程：

σ_c＝σ_hmincos²(θ)+σ_Hmaxsin²(θ) (6)

式中：θ为裂缝逼近角，即与地层最小水平主应力方向夹角，°；σ_hmin为地层最小水平主应力，Pa；σ_Hmax为地层最大水平主应力，Pa；

裂缝起裂延伸边界条件与初始条件方程：

式中：Q为水力压裂泵注排量，m³/min；L_f为裂缝半长，m；

所述深层页岩水平井压裂多簇裂缝流量分配模型包括：

流体沿程压降方程：

其中：

式中：p_heel为水平井跟端压力，Pa；p_fi,i为第i簇裂缝缝口处压力，Pa；Δp_pf,i为第i簇射孔孔眼处的摩阻压降，Pa；Δp_w,j为第j段水平井段内流体流动压降，Pa；p_net,i为第i簇裂缝缝口净压力，Pa；σ_hmin,i为第i簇裂缝射孔位置地层最小水平主应力，Pa；n_pf为射孔孔眼数量，个；d_pf为射孔孔眼直径，m；α为孔眼流量系数，取0.8～0.85，无量纲；ρ为压裂液密度，kg/m³；μ为牛顿流体粘度，Pa·s；L_w,_j为第j段水平井长度，m；q_w,j为第j段水平井流量，m³/s；q_T为压裂液总流量，m³/s；q_i为第i簇裂缝分得流量，m³/s；d_w为水平井筒直径，m；下标：i表示各簇裂缝编号；j表示各段水平井段编号。