[发明专利]页岩气开发水平井套管剪压变形风险预测方法及装置

说明书

本申请提供一种页岩气开发水平井套管剪压变形风险预测方法及装置。根据断层对应的断‑裂的三维数据体，确定断‑裂与水平井井筒的交切点作为套变风险点，获取每个套变风险点处的断‑裂的平面延伸长度，倾向，倾角，断‑裂与水平井的交切处的垂深，并且从地应力场建模资料中获取的断‑裂所在层的三个主应力的大小，针对每个套变风险点，根据套变风险点处的断‑裂的倾向，倾角，断‑裂与水平井的交切处的垂深，计算套变风险点处的断‑裂的相对活动性系数，最后根据每个套变风险点处的断‑裂的相对活动性系数和断‑裂的平面延伸长度，确定套变风险点的风险级别。

技术领域

本申请涉及页岩气资源开发技术领域，尤其涉及一种页岩气开发水平井套管剪压变形风险预测方法及装置。

背景技术

页岩气通常要采用大规模水平井水力压裂技术开发。由于我国特殊的构造背景，页岩气开发区构造活动性都相对较强，我国页岩气开发均不同程度地面临着严重的套变问题。套变不仅会导致桥塞无法坐封到位，导致多段合压甚至丢段，影响压裂效果，还会增加施工成本和难度，缩短井筒生命周期，进而降低页岩气开发的整体经济效益。

在现有技术中，有些研究人员将多个压裂段视作不同区域，分别来计算某区域地震事件的频率-震级分布关系的斜率，从而得到沿水平井段的某区域地震事件的频率-震级分布关系的斜率的连续变化特征，利用某区域地震事件的频率-震级分布关系的斜率的连续变化特征识别断层激活信息，用于对套管变形进行判断和预警。

然而上述方案对于研究人员来说，该方法只能在压裂过程中实施，通过分析某区域地震事件的频率-震级分布关系的斜率的变化可以判断哪一段在压裂过程中诱发了断层活动，但断层活动可能已经导致了套变，不能起到对套变提前预测的作用。

发明内容

本申请提供一种页岩气开发水平井套管剪压变形风险预测方法及装置，用来解决已有的页岩气套变机理尚未形成明确的认识，从而无法对水力压裂过程中的套变风险进行有效预测，进而影响套变的防治工作的问题。

第一方面，本申请提供一种页岩气开发水平井套管剪压变形风险预测方法，应用于计算机设备，所述方法包括：

针对水平井所在的断层，根据所述断层对应的断-裂的三维数据体，确定断-裂与水平井井筒的交切点作为套变风险点；

根据所述断层的地震资料，获取每个套变风险点处的断-裂的平面延伸长度，倾向，倾角，所述断-裂与水平井的交切处的垂深；

从地应力场建模资料中获取的断-裂所在层的三个主应力的大小；

针对每个套变风险点，根据所述套变风险点处的断-裂的倾向，倾角，所述断-裂与水平井的交切处的垂深，计算所述套变风险点处的断-裂的相对活动性系数；

根据每个套变风险点处的断-裂的相对活动性系数和所述断-裂的平面延伸长度，确定所述套变风险点的风险级别。

结合第一方面，在一些实施例中，所述根据所述套变风险点处的断-裂的倾向，倾角，所述断-裂与水平井的交切处的垂深，计算所述套变风险点处的断-裂的相对活动性系数，包括：

针对每个套变风险点，根据所述套变风险点的垂深，计算得到所述套变风险点所在的地层流体压力；

根据所述地层流体压力，所述套变风险点处的断-裂所在层的三个主应力，所述套变风险点的薄弱面相对于主应力轴的产状和力学性质，计算得到所述套变风险点处的断-裂的相对活动性系数。

结合第一方面，在一些实施例中，所述根据所述套变风险点的垂深，计算得到所述套变风险点所在的地层流体压力，包括：

根据公式：P₀＝kρ_wgh，计算所述套变风险点所在的地层流体压力P₀；其中，k＝1.85，ρ_w为水的密度，g为重力加速度，h所述套变风险点的垂深。