[发明专利]煤层脉动水力压裂振幅和频率设计方法

摘要

本发明涉及的是煤层脉动水力压裂振幅和频率设计方法，具体为：一、获取煤岩基本力学参数、原地应力数据、孔隙压力数据，得到脉动载荷下的煤岩强度理论模型；二、建立煤层脉动水力压裂有限元模型；三、对压裂井施加脉动压力，在某个脉动频率和振幅施工参数下模拟计算煤层应力场，确定煤层脉动水力压裂扰动应力场分布；四、确定脉动水力压裂改造形成有效破坏区域的煤层面积大小，产生破坏的煤岩是能形成裂缝的煤岩，确定脉动水力压裂改造形成的裂缝网络面积；五、重复三、四，计算不同脉动压裂振幅和频率所能产生的裂缝网络面积，计算分析选取最适合的脉动压裂振幅和频率参数组合。本发明最大限度的增加煤层压裂改造体积，有效提高煤层气井产能。

主权项

1.一种煤层脉动水力压裂振幅和频率设计方法，其特征在于包括如下步骤：步骤一、开展预期压裂煤层现场取芯，应用获取的煤岩岩芯开展力学参数测试，获取煤岩力学参数、原地应力数据、孔隙压力数据，同时开展煤岩岩芯周期循环载荷压缩的破坏实验，模拟并掌握脉动载荷下的煤岩破坏规律，回归得到脉动载荷下的煤岩强度理论模型；步骤二、应用comsol商用有限元软件，建立煤层脉动水力压裂有限元模型，煤层脉动水力压裂有限元模型中包含压裂井井身结构信息、煤层各种割理、天然裂缝结构信息，在煤层脉动水力压裂有限元模型中预设脉动水力压裂裂缝尺寸和裂缝形态，煤岩力学参数、原地应力数据、孔隙压力数据以步骤一中实验结果为依据；步骤三、应用步骤二建立的煤层脉动水力压裂有限元模型，对压裂井施加脉动压力，在某个脉动频率和振幅施工参数下模拟计算煤层应力场，确定煤层脉动水力压裂扰动应力场分布；步骤四、根据步骤一中得到的脉动载荷下的煤岩强度理论模型，分析在步骤三中煤层脉动水力压裂扰动应力场分布下能够产生破坏的煤层区域，确定脉动水力压裂改造形成有效破坏区域的煤层面积大小，产生破坏的煤岩是能形成裂缝的煤岩，进而确定脉动水力压裂改造形成的裂缝网络面积；步骤五、重复步骤三、四，计算不同脉动压裂振幅和频率所能产生的裂缝网络面积，在保证施工管柱和设备安全的极限压力下，以获取最大裂缝网络面积为目标，确定最优脉动压裂振幅和频率参数；或者以给定的压裂改造裂缝网络面积为前提，计算分析选取最适合的脉动压裂振幅和频率参数组合。