[发明专利]水力压裂裂缝在页岩储层天然裂缝界面扩展判识方法

权利要求书

1.一种水力压裂裂缝在页岩储层天然裂缝界面扩展判识方法，其特征在于：包括步骤如下：

(1)对于特定的页岩储层待压裂井，通过试井分析手段，测定储层各个方向主应力大小，其中，主应力包括：储层最大水平主应力σ_H、储层最小水平主应力σ_h和储层纵向主应力σ_v；通过室内试验测定页岩压裂层段地质力学参数，其中，地质力学参数包括：页岩压裂层段杨氏模量E、岩层泊松比ν、岩层比表面能γ、岩层内摩擦角岩层内聚力C、岩石的骨架压缩率C_r、岩石的体积压缩率C_b和水平方向上岩石的抗拉强度

(2)计算确定水力压裂裂缝扩展速度v；

(3)计算页岩储层裂缝尖端应力强度因子K_I(t,l,0)，其中，t为施工时间，l为天然裂缝的半长；

(4)根据步骤(3)所得的储层裂缝尖端应力强度因子及步骤(2)所得的裂缝扩展速度，计算页岩储层裂缝尖端复合动态应力强度因子K_I(t,l,v)；

(5)根据步骤(4)中所得的裂缝尖端复合动态应力强度因子，计算页岩储层水力压裂裂缝尖端处动态能量释放率G；

(6)根据步骤(1)中得到的储层主应力大小及地质力学参数，计算有压裂液滤失时，贯穿裂缝的临界起裂压力p_C；

(7)根据步骤(1)中得到的储层主应力大小及地质力学参数，计算页岩压裂层段的静态Ⅰ型临界断裂强度因子K_ΙC；

(8)根据步骤(7)中得到的静态Ⅰ型临界断裂强度因子及步骤(2)中得到的裂缝扩展速度，计算页岩储层临界断裂韧度G_IC(T,v,K_IC)，其中，T为储层温度；

(9)根据步骤(5)中得到的压裂裂缝尖端处动态能量释放率G以及仪器测得的尖端流体压力p，确定裂缝的断裂或者扩展形态；

所述步骤(2)中水力压裂裂缝扩展速度其中，V为压裂过程注入压裂液的总体积，单位为m³；h为裂缝在近井地带的半缝高，单位为m；b为近井地带裂缝缝宽，单位为m；t为施工时间，单位为s。

2.根据权利要求1所述的水力压裂裂缝在页岩储层天然裂缝界面扩展判识方法，其特征在于：所述步骤(3)中页岩储层裂缝尖端应力强度因子K_I(t,l,0)计算方法如下：

对于垂直天然裂缝：

对于水平天然裂缝：

其中：θ为天然裂缝与人工缝在纵向上的夹角；l为天然裂缝的半长。

3.根据权利要求1所述的水力压裂裂缝在页岩储层天然裂缝界面扩展判识方法，其特征在于：所述步骤(4)中页岩储层裂缝尖端复合动态应力强度因子K_I(t,l,v)计算方法如下：

K_I(t,l,v)＝K(v)K_I(t,l,0)

其中，

C_R通过如下公式计算：

式中：C_R、C_d、C_s分别为瑞利波速、膨胀波速和畸变波速；λ、μ为拉梅常数；ρ为流体密度。

4.根据权利要求1所述的水力压裂裂缝在页岩储层天然裂缝界面扩展判识方法，其特征在于：所述步骤(5)中页岩储层水力压裂裂缝尖端处动态能量释放率G计算方法如下：

其中，A(v)为单调递增函数，由经验方法给出；E为页岩压裂层段杨氏模量。

5.根据权利要求1所述的水力压裂裂缝在页岩储层天然裂缝界面扩展判识方法，其特征在于：所述步骤(6)中有压裂液滤失时，贯穿裂缝的临界起裂压力p_C计算方法如下：

式中：σ′_h、σ′_H为除去孔隙压力的有效水平地应力，单位为MPa；α为Biot常数，由试验确定；C_r为岩石的骨架压缩率；C_b为岩石的体积压缩率；为水平方向上岩石的抗拉强度。