[发明专利]一种低渗透油气藏水平井分段多簇压裂簇间距优化方法

摘要

本发明公开了一种低渗透油气藏水平井分段多簇压裂簇间距优化方法，依次包括以下步骤（1）计算水力裂缝在地层中产生的诱导应力；（2）计算压裂液滤失后的地层孔隙压力；（3）计算压裂液滤失后的地层孔隙弹性应力；（4）将上述三种诱导应力场与原地应力场进行叠加获得新的地应力场；（5）计算缝网波及区域面积大小；（6）以簇间距为横坐标，缝网波及区域面积为纵坐标，绘制压裂簇间距与缝网波及区域面积关系曲线图，确定最佳簇间距。本发明既考虑了水力裂缝对原地应力场的干扰作用，也考虑了天然裂缝在复杂地应力场条件下的张开和剪切破裂行为，以获得最大缝网波及区域面积为优化目标，形成一种新的簇间距优化方法，更具有客观性、准确性和实用性。

主权项

一种低渗透油气藏水平井分段多簇压裂簇间距优化方法，依次包括以下步骤：(1)计算水力裂缝在地层中产生的诱导应力，即计算水平井筒所在水平面内任意点i处的水力裂缝诱导应力大小，过程如下：σnxi=Σj=1NGi,jAxxi,jDxj+Σj=1NGi,jAxyi,jDyjσnyi=Σj=1NGi,jAyxi,jDxj+Σj=1NGi,jAyyi,jDyjσnxyi=Σj=1NGi,jAsxi,jDxj+Σj=1NGi,jAsyi,jDyj]]>式中：σnxi为地层中任意点i处水力裂缝产生的沿原始最小水平地应力方向的诱导应力，MPa，σnyi为地层中任意点i处水力裂缝产生的沿原始最大水平地应力方向的诱导应力，MPa，σnxyi为地层中任意点i处水力裂缝产生的剪切诱导应力，MPa，Axxi,j、Axyi,j、Ayxi,j、Ayyi,j、Asxi,j、Asyi,j均为平面应变弹性系数，取值与簇间距大小有关，σnxj为水力裂缝单元j上受到的沿原始最小水平地应力方向的正应力，MPa，σnxyj为水力裂缝单元j上受到的剪切应力，MPa，Dxj、Dyj分别为裂缝单元j上受到的剪切应力和正应力引起的位移不连续量，Gi,j为三维修正因子，无因次，N为同一压裂段内的多条水力裂缝被划分的总单元个数，h为水力裂缝半高，m，di,j为地层中任意点i到裂缝单元j的距离，具体取值与簇间距大小有关，m，xj为水力裂缝单元j的中点距井筒的距离，m，L为水力裂缝半长，m，pnet为水力裂缝缝口净压力，MPa；(2)计算压裂液滤失后的地层孔隙压力Pi；(3)计算压裂液滤失后的地层孔隙弹性应力Δσi；(4)将上述三种诱导应力场与原地应力场进行叠加获得新的地应力场：σxtotal=σnx+αP+Δσ+σhσytotal=σny+αP+Δσ+σHσxytotal=σnxy]]>叠加后地应力场的水平两向有效主应力的大小和方向分别为：σ1=σxtotal+σytotal2+(σxtotal-σytotal2)2+σxytotal2σ2=σxtotal+σytotal2-(σxtotal-σytotal2)2+σxytotal2]]>tanβ1=σ1-σytotalσxytotaltanβ2=-σxytotalσ2-σxtotal]]>式中：σnx为水力裂缝产生的沿原始最小水平地应力方向的诱导应力，各点处的应力值为σnxi，MPa，σny为水力裂缝产生的沿原始最大水平地应力方向的诱导应力，各点处的应力值为σnyi，MPa，σnxy为水力裂缝产生的剪切诱导应力，各点处的应力值为σnxyi，MPa，α为Biot系数，无因次，P为压裂液滤失后的地层孔隙压力，各点处的应力值为Pi，MPa，Δσ为压裂液滤失后的地层孔隙弹性应力，各点处的应力值为Δσi，MPa，σH为原始最大水平地应力，MPa，σh为原始最小水平地应力，MPa，σ1为以上三种应力场和原地应力场叠加以后的水平最大有效主应力，MPa，σ2为以上三种应力场和原地应力场叠加以后的水平最小有效主应力，MPa，β1为σ1与原始最大水平地应力方向的夹角，β2为σ2与原始最小水平地应力方向的夹角；(5)计算缝网波及区域面积大小：天然裂缝张开破裂区域判定系数M为：天然裂缝剪切破裂区域判定系数S为：式中：θ为天然裂缝与原始最大水平地应力方向的夹角，°，μ为天然裂缝壁面摩擦系数，无因次，co为天然裂缝内聚力，MPa，S>0和M<0的总覆盖区域面积即为缝网波及区域面积；(6)以簇间距为横坐标，缝网波及区域面积为纵坐标，绘制压裂簇间距与缝网波及区域面积关系曲线图，确定最佳簇间距。