[发明专利]深层页岩气预应力干预的体积压裂方法

说明书

本发明属于页岩气开发技术领域，旨在解决深层页岩气压裂改造中人工裂缝形态简单、天然裂缝难以激活、裂缝复杂度低的问题，具体涉及一种深层页岩气预应力干预的体积压裂方法，具体包括基于深层页岩气储层，建立三维地质结构模型，通过试验获取岩体结构面的力学特性，确定优化的预应力干预施工参数；根据井眼轨迹与岩体结构面的组合关系，确定优化的射孔位置设置参数；通过储层原始岩体结构压裂缝网演化计算，获取岩体结构面激活规律，确定优化的压裂施工参数；基于获取的射孔位置设置参数进行射孔作业；基于获取的预应力干预施工参数进行预应力干预作业；基于获取的压裂施工参数进行主压裂变排量作业；本发明可有效提高缝网的复杂度。

技术领域

本发明属于页岩气开发技术领域，具体涉及一种深层页岩气预应力干预的体积压裂方法。

背景技术

页岩气水平井大规模体积压裂技术的突破引发了页岩气革命。当前我国页岩气勘探开发正向埋深3500m以深推进，据统计，借鉴埋深3500m以浅页岩气实现规模效益开发的压裂工艺技术，大约60％的深层页岩气水平井并未获得商业开采。主要原因在于受储层埋藏深和构造复杂的影响，深层页岩气储层三向主应力呈现高值特征，各种角度天然节理、裂隙及弱结构面发生剪切应力阈值大幅提高，难以形成体积压裂复杂缝网。研究数据表明，中浅层页岩气实现规模效益开发体积压裂主体工艺技术激活的这些天然裂缝占体积压裂缝网的70％至80％，而中浅层页岩气体积压裂工艺技术在深层页岩气的压裂改造中难以激活天然裂缝形成复杂缝网，压裂后初始产能低，产量递减快，出现了不适应性。

因此，如何激活深层页岩储层天然节理、裂隙、弱结构面等岩体结构面，是提高体积压裂缝网复杂度的关键。

发明内容

为了解决现有技术中的上述问题，即为了解决深层页岩气压裂改造中人工裂缝形态简单、天然裂缝难以激活、裂缝复杂度低的问题，本发明提供了一种深层页岩气预应力干预的体积压裂方法，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；

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；

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；

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。

在一些优选实施例中，步骤S100中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]。

在一些优选实施例中，所述临界孔隙压力