[发明专利]多层页岩拟三维压裂模型缝高求解方法

摘要

本发明涉及的是多层页岩拟三维压裂模型缝高求解方法，具体为：一、建立多层页岩地层压裂缝高物理模型，将模型中各层页岩地层所对应的层面顶底深度数据等输入计算机；二、对多层页岩地层压裂缝高物理模型进行网格划分；三、分别计算从射孔位置开始起裂，裂缝向上或向下生长到每个网格节点所对应的裂缝尖端应力强度因子为尖端网格节点所在页岩地层断裂韧性时的裂缝内流体净压力数值；四、给定任意一个射孔位置处进入裂缝的流体压力，求解净压力；五、用净压力到三得到的净压力矩阵中去对比寻找；步骤六、变化射孔位置处进入裂缝的流体压力，重复四五，实现不同压裂压力下裂缝缝高的计算。本发明可以准确计算和预测页岩气井压裂改造形成的裂缝缝高。

主权项

1.一种多层页岩拟三维压裂模型缝高求解方法，其特征在于包括如下步骤：步骤一、建立多层页岩地层压裂缝高物理模型，将多层页岩地层压裂缝高物理模型中各层页岩地层所对应的层面顶底深度数据、地应力数据、岩石断裂韧性以及射孔深度数据输入计算机，做为待用数据；步骤二、对多层页岩地层压裂缝高物理模型进行网格划分，以注入压裂液的射孔深度为起始位置，向下和向上分别划分500个网格，并对各个网格节点赋值，分别填充步骤一中输入对应的属性数据，向下是向井深增加方向，向上是向井深减小方向；步骤三、根据断裂力学理论，分别计算从射孔位置开始起裂，裂缝向上或向下生长到每个网格节点所对应的裂缝尖端应力强度因子为尖端网格节点所在页岩地层断裂韧性时的裂缝内流体净压力数值Pnet(x)；计算时采用积分方式，积分路径包括裂缝延伸所穿越的所有地层，并对各段地层进行分段求解，实现多层地层的叠加；断裂力学中确定裂缝尖端应力强度因子的公式为：式中：C为裂缝半缝高，m；Pnet(x)为裂缝内任意位置的流体净压力，其数值等于流体压力与地层水平最小主应力的差值，MPa；求解得到的流体净压力数值是一个m×n=500×500的矩阵，m代表从射孔位置向下的所有节点位置数据，n代表从射孔位置向上的所有节点位置数据；步骤四、给定任意一个射孔位置处进入裂缝的流体压力，再将射孔位置处进入裂缝的流体压力与所在深度地层的水平最小主应力做差求解出净压力Pnet(x)；步骤五、用步骤四中求解得到的净压力Pnet(x)去步骤三的m×n=500×500的净压力矩阵中去对比寻找，首先增加m对应的网格值令其为1，然后不断增加n，找到第一个大于步骤四中求解得到的净压力Pnet(x)的位置即为此时的裂缝高度，裂缝下端点为射孔下侧1位置对应的深度，裂缝上端点为射孔上侧搜寻到位置所对应的深度；如m=1找不到满足的网格节点，增加m数值，直到其值等于500，结束寻找；寻找过程中，裂缝上端或下端有一侧到达m=500或n=500的位置即结束寻找，说明裂缝高度已经延伸到顶界面或底界面；步骤六、变化射孔位置处进入裂缝的流体压力，重复步骤四‑步骤五，实现不同压裂压力下裂缝缝高的计算，最后绘制裂缝缝高生长随射孔位置处进入裂缝的流体压力变化的关系曲线；如给定射孔位置处进入裂缝的流体压力计算出的净压力Pnet(x)小于步骤三的m×n=500×500的净压力矩阵中所有数据，说明射孔位置处进入裂缝的流体压力数值太小，裂缝不会发生起裂延伸。