[发明专利]一种裂缝穿越海陆过渡相岩性界面偏转角计算方法

说明书

本发明公开了一种裂缝穿越海陆过渡相岩性界面偏转角计算方法，包括：1、计算海陆过渡相页岩目标层水平井压裂形成水力裂缝延伸过程中，其裂缝尖端周围应力场分布，以及所在层水力裂缝偏转角度；2、基于计算得到的第i层裂缝偏转角，建立裂缝穿越岩性界面偏转角度数学模型；3、基于弹性力学弹性体应变能理论，计算水力裂缝在第i层中延伸至岩性界面以及裂缝穿越岩性界面延伸至下一层时岩石破裂裂缝尖端所需弹性应变能；4、基于岩石破坏过程中能量变化，计算岩石发生破裂前岩石弹性能所占权重系数，进而得出岩石发生破裂所需能量，根据能量守恒原理，计算出穿层后偏转角度大小。本发明可为海陆过渡相复杂缝网建造提供理论基础。

技术领域

本发明属于非常规油气增产改造技术领域，具体涉及一种裂缝穿越海陆过渡相岩性界面偏转角计算方法。

背景技术

我国海陆过渡相页岩气资源丰富，国内不同研究机构预测资源量达2.4～7.4万亿方，是继海相页岩气之后重要勘探接替领域。但我国海陆过渡相页岩储层地质特征和海相页岩储层差异较大，在工程技术上存在明显不同。在页岩气开发上，我国海相页岩气开发的工程技术已基本成熟，形成了水平井缝网压裂技术、水平井组工厂化作业技术等海相页岩气压裂技术，但以平台水平井缝网压裂为核心的本土化海相页岩气勘探开发理论和技术体系尚未形成。现业内尚未针对海陆过渡相页岩气开发的相关技术开展研究，因此，需要准确的裂缝延伸计算方法对多层叠置储层缝网压裂做出准确判断，利于压裂过程中形成复杂缝网。

裂缝几何形状与几何尺寸是设计大型水力裂缝以改善低渗透油藏天然气采收率的核心因素。目前，国内外学者研究主要围绕薄互层储层压裂开展了研究，Teufel(1981)发现至少两种不同的地质条件可以抑制层状岩石中水力压裂的垂直增长，层间的界面剪切强度较弱和边界层中最小水平压缩应力的增加。赵海峰(2009)采用岩石断裂力学的方法，分析了水力裂缝与地层界面相交时水力裂缝沿其高度方向可能发生的3种扩展行为，裂缝停止扩展、裂缝沿地层界面转向扩展以及裂缝直接穿过地层界面进入隔层内，并给出各种行为发生的判断准则。

目前，国内针对海陆过渡相页岩气的研究资料相对较少，一些关于薄互层储层和煤层中互层裂缝延伸、控缝高以及缝网形成方法不适用于海陆过渡相多层叠置储层改造，对多层叠置储层岩性界面对裂缝穿层影响因素尚考虑不足，目前国内外学者仅研究了不同层杨氏模量差异、裂缝穿层的判断准则，缺乏基于岩石固有性质的水力压裂过程中裂缝穿越岩性界面发生偏转角度计算，进而研究裂缝穿层后在下一层中扩展以及转向，为储层改造形成复杂缝网提供理论基础。

因此，亟需建立一种裂缝穿越海陆过渡相岩性界面偏转角计算方法，研究裂缝穿越多岩性界面延伸行为以及相应模拟方法。

发明内容

本发明主要是克服现有技术中的缺点，本发明提供一种裂缝穿越海陆过渡相岩性界面偏转角计算方法。

本发明解决上述技术问题，所提供的技术方案是：一种裂缝穿越海陆过渡相岩性界面偏转角计算方法，包括：

步骤S10、计算海陆过渡相页岩i层水平井压裂形成水力裂缝延伸过程中，其裂缝尖端周围应力场分布，并根据裂缝转向方程计算水平井段所在层的水力裂缝延伸偏转角；

步骤S20、基于步骤S1中计算得到第i层的水力裂缝延伸偏转角，建立裂缝穿越岩性界面偏转角度数学模型；

步骤S30、基于弹性力学弹性体应变能理论、裂缝穿越岩性界面偏转角度数学模型，计算水力裂缝在第i层中延伸至岩性界面时岩石破裂裂缝尖端所需的第i层弹性应变能，以及裂缝穿越岩性界面延伸至下一层j层时岩石破裂裂缝尖端所需的第j层弹性应变能；

步骤S40、基于岩石破坏过程中能量变化，计算岩石发生破裂前岩石弹性能所占权重系数，进而得出岩石发生破裂所需的岩石破裂能量，再根据能量守恒原理，计算出穿层后偏转角。

进一步的技术方案是，所述步骤S10中裂缝尖端周围应力场分布计算公式为：