[发明专利]一种缝内暂堵条件下天然裂缝开启时机的获取方法

说明书

本发明公开一种缝内暂堵条件下天然裂缝开启时机的获取方法，包括以下步骤：根据现场地质资料得到地层物性参数；再将水力裂缝划分为长度相等的N个单元体并依次编号，即每个单元体的长度为L/N；同时以缝内暂堵时刻作为初始时刻t₀，将总计算时间t划分为间隔相同的m个时间节点，相邻时间节点的间隔时间为t/m；计算初始时刻水力裂缝内各个单元体的宽度；计算第k个时间节点水力裂缝内流体压力；再计算第k个时间节点水力裂缝上、下两侧天然裂缝入口处所受闭合应力；判断准则进行判断天然裂缝是否开启。本发明原理可靠，计算精度高，能够精确计算出缝内暂堵转向压裂过程中天然裂缝的开启时机，进而为压裂方案设计提供有效指导。

技术领域

本发明涉及一种缝内暂堵条件下天然裂缝开启时机的获取方法，属于石油天然气勘探开发领域。

背景技术

水力压裂技术是低渗透油气藏增产改造的重要措施。水力压裂是利用地面高压泵组，以超过地层吸收能力的排量将压裂液泵入地层来产生水力裂缝，然后继续注入带有支撑剂(砂粒)的压裂液，使裂缝继续延伸并在其中充填支撑剂，当压裂液返排后，在地层压力作用下，支撑剂在裂缝中起到支撑裂缝的作用，阻止裂缝闭合，从而在地层中形成具有一定长度和流动能力的填砂裂缝。

缝内暂堵转向压裂是水力压裂的一种形式，具体是指在压裂过程中泵入暂堵剂对水力裂缝尖端进行暂时封堵，人为限制水力裂缝尖端向前延伸，迫使水力裂缝内部流体压力大幅上升，进而开启水力裂缝周围的天然裂缝，达到增加压裂改造范围的目的。因此，准确获取缝内暂堵条件下天然裂缝开启时机对于天然裂缝延伸过程预测和暂堵转向压裂工艺设计具有十分重要的意义。

暂堵失效是指压裂过程中水力裂缝内部压裂液突破尖端暂堵区域，导致暂堵段失去封堵作用，水力裂缝继续沿原路径向前延伸的现象；一般暂堵失效发生的条件为暂堵段两侧压力之差达到临界值，该临界值也被称为暂堵强度，由暂堵剂本身性质所决定。

天然裂缝是相对于人工裂缝而言的，指的是地层中由于地壳运动或其它自然因素而天然存在的一类裂缝。在水力压裂过程中，当水力裂缝向前延伸时通常会与天然裂缝相遇，此时存在两种可能情况：水力裂缝直接穿过天然裂缝沿原路径向前延伸，或水力裂缝沿天然裂缝所在路径向前延伸；缝内暂堵转向压裂主要适用于第一种情况，即当水力裂缝穿过天然裂缝后天然裂缝仍然保持闭合，随后通过泵入暂堵剂提升水力裂缝内部流体压力，进而迫使天然裂缝开启。另外，根据水力裂缝与天然裂缝相交时的相对位置，可将相交过程划分为两种类型：正交(垂直相交)和非正交。

诱导应力是指当材料某一位置受外力作用时，材料其它位置因抵抗该外力而诱发产生的作用力。针对水力压裂而言，在压裂过程中水力裂缝长度和宽度不断增加，其对周围岩石的挤压作用也不断增强，导致岩石内部所产生的诱导应力不断增大，该诱导应力也将间接影响天然裂缝的开启过程。

针对水力压裂过程中天然裂缝开启时机的获取方法，国内外学者已经做了许多相关研究，但大多数只针对于水力裂缝尖端与天然裂缝相遇时刻进行开启判断，没有具体分析当水力裂缝穿过天然裂缝之后，在尖端实施暂堵情况下天然裂缝的开启时机；同时，针对水力裂缝与天然裂缝非正交情况，学者们仅直接假设水力裂缝某一侧的天然裂缝将发生开启，未将两侧天然裂缝的受力情况进行对比，因此这些方法都不能很好地反映缝内暂堵条件下天然裂缝的实际开启过程。

发明内容

本发明主要是克服现有技术中的不足之处，提出一种缝内暂堵条件下天然裂缝开启时机的获取方法，该方法原理可靠，计算精度高，能够精确计算出缝内暂堵转向压裂过程中天然裂缝的开启时机，进而为压裂方案设计提供有效指导。

本发明解决上述技术问题所提供的技术方案是：一种缝内暂堵条件下天然裂缝开启时机的获取方法，包括以下步骤：

步骤S10、根据现场地质资料得到地层物性参数，并测得水力裂缝的缝长L；