[发明专利]深层页岩气预应力干预的体积压裂方法

权利要求书

1.一种深层页岩气预应力干预的体积压裂方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤S100，基于深层页岩气储层，建立目标储层的三维地质结构模型，通过试验获取所述三维地质结构模型中的岩体结构面的力学特性，根据莫尔库伦剪切破坏理论，确定优化的预应力干预施工参数；所述预应力干预施工参数的确定方法具体如下：基于地震数据、测井数据和岩芯描述，进行岩体结构面的测量与统计，基于概率分布理论建立所述三维地质结构模型，所述三维地质结构模型包含岩性夹层、天然节理以及裂隙；通过试验测试不同类型层面的抗剪强度、粘聚力、内摩擦角，获得所述岩体结构面的力学特性；根据莫尔库伦剪切破坏理论，计算所述岩体结构面剪切滑移的临界孔隙压力，并基于所述临界孔隙压力确定预先注入第一预设粘度滑溜水的排量和液量；其中，所述排量以不超过所述临界孔隙压力为约束条件，所述液量为主压裂总液量的10％-20％，所述第一预设粘度滑溜水的粘度为A1，A1∈[1mPa·s，3mPa·s]；

根据井眼轨迹与所述岩体结构面的组合关系，结合水平井目标层段地质结构模型以及压裂段脆性矿物分布，确定优化的射孔位置设置参数；所述射孔位置设置参数的确定方法具体包括以下步骤：对于目标层段含有关键岩性夹层的层段，采用高聚能深穿透射孔弹射孔，射孔的设置位置与套管接箍的设置位置互不干涉；所述射孔位置设置参数包括射孔孔密、每段簇数、相邻两簇之间的间距以及射孔相位角；

步骤S200，通过储层原始岩体结构压裂缝网演化计算，获取深层应力条件水力压裂岩体结构面激活和扩展规律，揭示目标储层体积压裂岩体结构控制效应，确定主压裂阶段变排量的优化的压裂施工参数；所述压裂施工参数的确定方法具体包括以下步骤：对页岩储层圆柱岩芯样品进行深层应力条件水力压裂物理模拟试验，同时通过高能CT系统扫描所述圆柱岩芯样品以构建所述圆柱岩芯样品内部的三维缝网形状，获得所述岩体结构面的激活规律、裂缝产生规律、裂缝发育规律以及裂缝扩展规律；基于工程尺度的地质模型以及水力压裂物理模拟试验获取的裂缝扩展规律，结合边界元法进行压裂缝网演化模拟以确定压裂施工参数；其中，所述压裂缝网演化模拟具体包括以下步骤：基于所述预应力干预施工参数和所述射孔位置设置参数，采用阶梯式升排量与阶梯式降排量的方式循环交替注入第二预设粘度滑溜水，注入阶段分段塞式进行超细粒径、中细粒径以及细粒径的支撑剂填充，以形成主缝-分支缝-微裂缝的复杂裂缝网络；所述第二预设粘度滑溜水的粘度为A2，A2∈[8mPa·s，10mPa·s]；所述超细粒径为325目，所述中细粒径为100目，所述细粒径为D，D∈[40目，70目]；

步骤S300，基于获取的所述射孔位置设置参数进行射孔作业；

基于获取的所述预应力干预施工参数进行预应力干预作业；

基于获取的所述压裂施工参数进行主压裂变排量作业。

2.根据权利要求1所述的深层页岩气预应力干预的体积压裂方法，其特征在于，所述临界孔隙压力

其中，θ为剪切破坏角，为岩石内摩擦角，σ_θ为正应力，τ_θ为剪应力，σ₁为轴向应力，σ₃为侧向应力，C为粘聚力。

3.根据权利要求1所述的深层页岩气预应力干预的体积压裂方法，其特征在于，所述射孔孔密为B，B∈[9孔/米，20孔/米]；所述每段簇数为C，C为3或4；相邻两簇之间的间距为Δ，Δ∈(0,5m)；所述射孔相位角为60°。

4.根据权利要求1所述的深层页岩气预应力干预的体积压裂方法，其特征在于，步骤S300中的所述射孔作业具体包括以下步骤：第一段采用连续油管、钻杆或者爬行器送射孔枪至预定位置射孔，其余段采用电缆泵送桥塞射孔联作的方法进行作业。