[发明专利]一种暂堵剂促进水平井压裂裂缝均匀扩展的优化设计方法

说明书

本发明公开了一种暂堵剂促进水平井压裂裂缝均匀扩展的优化设计方法，包括以下步骤：计算可适用目标区的候选暂堵剂颗粒粒径与体积范围；建立完全流固耦合的水力裂缝扩展计算模型；计算有效暂堵所需的最优平均颗粒粒径；再根据最优平均颗粒粒径确定暂堵颗粒的粒径分布；再计算有效暂堵所需的暂堵剂颗粒体积；预测与评估目标区块采用优选暂堵设计后的压裂效果。本发明用于提高水平井分段多簇压裂的裂缝发育均匀程度，具有实用性和准确性。

技术领域

本发明属于油气田开发领域，涉及一种暂堵剂促进水平井压裂裂缝均匀扩展的优化设计方法。

背景技术

与常规油气藏相比，页岩气藏等非常规低渗透油气藏的储层孔隙度、渗透率极低，采用直井技术及常规压裂工艺开发难以形成有效的工业产能。目前，水平井分段多簇压裂技术已成为开发非常规低渗透油气藏最有效的增产改造手段。水平井分段多簇压裂技术可以在单次泵注下同时形成多条水力裂缝，这显著地削减了压裂施工成本，使得商业化开发非常规油气藏成为可能。

然而，水平井分段多簇压裂的优化设计相对困难。由于在分段多簇压裂中数条水力裂缝会同时形成、扩展，工程师难以独立控制每条水力裂缝尺寸。在采用水平井分段多簇压裂技术时，压裂段内的多条水力裂缝难以均匀地扩展。生产测井数据显示，大约有20％的射孔簇在压裂后提供了80％的产量，而约30％的射孔簇是无效的。多条水力裂缝的非均匀扩展损害了水平井分段多簇压裂的增产效果，使得低渗透储层未能得到最大程度的改造，成为了一项亟待解决的严重问题。一些学者提出了射孔限流法、优化布缝法等工艺技术来减小各裂缝间的发育差距。但由于这些方法对地质参数的高精度识别依赖度高，这些工艺技术的表现较不稳定。近年来，工程师尝试在压裂液内添加暂堵剂固体颗粒，以促进多裂缝均匀扩展。这一技术的核心思想在于，由于绝大多数压裂液会进入优势裂缝，随流体泵入的暂堵剂颗粒会快速地堆积并堵塞住优势裂缝入口并迅速提高流动阻力，迫使压裂液转向进入劣势裂缝，最终实现多裂缝的同步扩展。截止目前，暂堵作业的相关研究还主要集中在暂堵材料的选择与开发、暂堵剂性能的实验室测试，鲜有针对暂堵剂在工程应用效果的科学优化设计。常规的暂堵剂运移堵塞计算方法主要考虑悬浮液在静态平板裂缝内的流变学行为，没有与水力裂缝动态扩展的力学过程耦合，也没有考虑多裂缝之间的相互应力干扰。由于缺乏科学合理的优化设计方法，工程师目前只能基于工程经验开展暂堵作业，导致暂堵剂的应用成功率较差。

综上所述，目前所需的促进水平井压裂裂缝均匀扩展的暂堵优化设计应具有以下两个特点：1、一套考虑裂缝动态扩展的、准确的暂堵剂颗粒缝内运移堵塞计算模型；2、一种充分考虑多裂缝间相互干扰的暂堵效果优化设计方法。

发明内容

本发明主要是克服现有技术中的不足之处，提出一种暂堵剂促进水平井压裂裂缝均匀扩展的优化设计方法，本发明用于提高水平井分段多簇压裂的裂缝发育均匀程度，具有实用性和准确性。

本发明解决上述技术问题所提供的技术方案是：一种暂堵剂促进水平井压裂裂缝均匀扩展的优化设计方法，包括以下步骤：

步骤S10、采集目标区的储层地质、工程参数，并计算可适用目标区的候选暂堵剂颗粒粒径与体积范围；

步骤S20、建立完全流固耦合的水力裂缝扩展计算模型；

步骤S30、基于水力裂缝扩展计算模型，计算有效暂堵所需的最优平均颗粒粒径；

步骤S40、再根据最优平均颗粒粒径确定暂堵颗粒的粒径分布；

步骤S50、基于水力裂缝扩展计算模型，计算有效暂堵所需的暂堵剂颗粒体积；

步骤S60、预测与评估目标区块采用优选暂堵设计后的压裂效果。

进一步的技术方案是，所述步骤S10的具体过程为：

步骤S101、采集目标区的地质、工程参数；