[发明专利]一种深层页岩气水平井缝内转向压裂缝网扩展计算方法

说明书

本发明公开一种深层页岩气水平井缝内转向压裂缝网扩展计算方法，包括计算注入暂堵剂之前水力裂缝延伸路径和几何尺寸；计算注入暂堵剂之后水力裂缝内压力变化；计算压裂过程中地层应力场变化、储层压力场变化和储层渗透率场变化；计算深层页岩水平井缝内转向压裂过程中张性缝网扩展区体积与剪切缝网扩展区体积；输出压裂过程中压裂缝网扩展区体积数据，绘制压裂过程中水力裂缝延伸半长、水力裂缝缝内压力、缝网扩展区体积随时间变化曲线，以及压裂结束时水力裂缝延伸形态图与压裂缝网扩展区展布图。本发明解决了深层页岩气水平井通常采用缝内转向压裂工艺提高缝网建造效率，但难以对缝内转向压裂缝网体积进行准确表征的问题。

技术领域

本发明涉及一种深层页岩气水平井缝内转向压裂缝网扩展计算方法，属于页岩气开发技术领域。

背景技术

随着国内外油气田勘探开发的不断深入，以页岩气为代表的非常规资源将接替未来油气资源。近年来，通过实施水平井分段多簇缝网压裂，我国中浅层页岩气开发已经取得了阶段性成果。然而，我国有超过60％的页岩气资源埋存于3500m以上的深层，页岩气开发正逐步向潜力巨大的深层进军。与中浅层页岩相比，深层页岩脆性较弱，水平地应力差较大，天然裂缝发育情况更为复杂，复杂缝网建造难度更大。为此，深层页岩气水平井通常采用缝内转向压裂工艺提高缝网建造效率。

目前，缝内转向压裂工艺已广泛应用于重庆涪陵与川南盆地等国内主要深层页岩气产区(习传学等人2018；曹学军等人，2019；沈骋等人，2022)。曲宝龙(2019)、杨恒林等人(2022)通过真三轴大物模实验，结合三维扫描技术，发现缝内转向压裂过程中，暂堵剂对水力裂缝封堵后，缝内压力有一定增加，可以促进天然裂缝激活，形成复杂缝网。刘建升等人(2016)、董志刚等人(2017)在缝内转向压裂矿场施工过程中，通过微地震监测，证实了缝内转向工艺对深层页岩气压裂缝网扩展有一定促进作用。

综上所述，目前所有深层页岩气水平井缝内转向压裂工艺研究中，主要通过室内实验与现场微地震监测等方法，对缝内转向压裂效果进行定性评价，缺乏对缝内转向压裂缝网建造情况进行定量表征。因此，亟需建立一种深层页岩气水平井缝内转向压裂缝网扩展计算方法，充分考虑深层页岩气水平井缝内转向压裂过程中，暂堵后水力裂缝内压力上升，促进天然裂缝破坏激活，提高缝网复杂度的力学机制，进而对缝内转向压裂缝网扩展行为进行准确模拟计算，为深层页岩气水平井缝内转向压裂工艺参数优化设计奠定理论基础。

发明内容

为了克服现有技术中的深深层页岩气水平井通常采用缝内转向压裂工艺提高缝网建造效率，但难以对缝内转向压裂缝网体积进行准确表征的问题，本发明提供一种深层页岩气水平井缝内转向压裂缝网扩展计算方法。

本发明解决上述技术问题所提供的技术方案是：一种深层页岩气水平井缝内转向压裂缝网扩展计算方法，包括以下步骤：

根据深层页岩气目标储层地质工程情况，获取储层物性参数、三轴地应力参数、岩石力学参数、天然裂缝参数以及压裂工程参数；

根据裂缝延伸理论，建立深层页岩气水平井缝内转向压裂暂堵前水力裂缝延伸模型，利用岩石力学参数、三轴地应力参数和压裂工程参数计算深层页岩水平井缝内转向压裂过程中注入暂堵剂之前水力裂缝延伸路径和几何尺寸；

根据流体力学理论，建立深层页岩气水平井缝内转向压裂暂堵后水力裂缝增压模型，利用岩石力学参数和压裂工程参数计算深层页岩水平井缝内转向压裂过程中注入暂堵剂之后水力裂缝内压力变化；

根据岩石力学理论，建立深层页岩气水平井缝内转向压裂地层应力模型，利用三轴地应力参数和岩石力学参数计算深层页岩水平井压裂过程中地层应力场变化；

根据渗流力学理论，建立深层页岩气水平井缝内转向压裂储层压力模型，利用储层物性参数计算深层页岩水平井压裂过程中储层压力场变化；

根据断裂力学理论，建立深层页岩气水平井缝内转向压裂储层渗透率模型，利用天然裂缝参数和三轴地应力参数计算深层页岩水平井压裂过程中储层渗透率场变化；