[发明专利]一种页岩气储层重复压裂前生产诱导应力分析方法及系统

说明书

本发明公开了一种页岩气储层重复压裂前生产诱导应力分析方法及系统，通过建立表观渗透率模型以考虑多尺度孔隙结构下复杂的气体流动行为，建立嵌入式离散裂缝模型耦合基质‑裂缝、裂缝‑裂缝系统的流动；在以上基础上建立页岩气储层多尺度流‑固耦合水平井渗流模型，采用全隐式有限体积法求解保证了求解精度和效率。因此，符合复杂的裂缝分布和多尺度流动机理，能够较为真实地反映出重复压裂前原地应力场变化的规律，用于模拟二次水力裂缝的扩展，适用于天然裂缝发育和低孔、低渗的页岩气储层。

技术领域

本发明涉及非常规油气开采技术领域，具体而言，涉及一种页岩气储层重复压裂前生产诱导应力分析方法及系统。

背景技术

水平井压裂是页岩气商业化开发的核心关键技术，美国2006年首次提出“储层改造体积(SRV)”概念，逐步形成页岩气水平井分段多簇体积压裂技术。先期页岩气勘探开发过程中，由于对储层的认识存在局限和偏差，可能导致压裂井(或井段)优化设计和工艺实施与储层地质条件不匹配，造成储层改造不充分，压裂初期效果差或者压后产量递降快。北美5大页岩气产区重复压裂实践和国内涪陵、长宁页岩气示范区重复压裂先导试验均表明二次压裂能够有效提高储层最终采收率。

重复压裂设计的关键技术之一在于厘清二次压裂下水力裂缝扩展与原地应力场变化的规律，进而最大化重构缝网，扩大改造区域。储层生产过程中地层孔隙压力下降会改变原地应力场的大小和方向，进而影响重复压裂时水力裂缝的转向与延伸。目前常规油气的重复压裂理论提供了原地应力与储层孔隙压力的时空变化理论基础，但对于天然裂缝发育和低孔、低渗的页岩气储层，重复压裂前生产诱导应力的计算需要进一步考虑复杂的裂缝分布和多尺度流动机理。因此，需要一种适用于页岩气储层的生产诱导应力计算方法用于重复压裂裂缝扩展规律研究。

有鉴于此，特提出本申请。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：目前常规油气的重复压裂技术没有考虑复杂的裂缝分布和多尺度流动机理，不适用于天然裂缝发育和低孔、低渗的页岩气储层。目的在于提供一种页岩气储层重复压裂前生产诱导应力分析方法及系统，通过建模对页岩气在储层中的流动方式、基质单元与裂缝单元之间的页岩气流量和页岩气在基质孔隙和裂缝系统中的传输行为进行模拟，分析页岩气在复杂的裂缝分布和基质孔隙中的多尺度流动机理，得到页岩气储层重复压裂前生产诱导应力分析结果，从而形成一套适用于天然裂缝发育和低孔、低渗的页岩气储层的重复压裂技术。

本发明通过下述技术方案实现：

一方面，本发明提供一种页岩气储层重复压裂前生产诱导应力分析方法，包括以下步骤：

建立页岩气储层多尺度孔隙渗流表观渗透率模型，用于表征页岩气在储层中的流动方式；

建立页岩气储层裂缝与基质流动耦合模型，用于表征在不同的非相邻连接形式下，基质单元-裂缝单元和裂缝单元-裂缝单元之间的页岩气流量；

根据所述页岩气储层多尺度孔隙渗流表观渗透率模型和所述页岩气储层裂缝与基质流动耦合模型，建立页岩气储层多尺度流-固耦合水平井渗流模型，用于表征页岩气在基质孔隙和裂缝系统中的物质平衡传输行为，以及局部应力场的改变；

初始化模型参数，利用所述模型参数和所述页岩气储层多尺度流-固耦合水平井渗流模型进行数值处理，得到页岩气储层重复压裂前生产诱导应力分析结果。