[发明专利]一种水平井密切割压裂裂缝扩展预测与设计参数优化方法

说明书

本发明公开了一种水平井密切割压裂裂缝扩展预测与设计参数优化方法，涉及油气增产改造领域。本方法包括：(1)收集地层参数、施工参数与完井参数；(2)建立单元编号规则以及单元连接矩阵；(3)建立裂缝扩展岩石变形与缝内压力计算模型；(4)建立压裂多裂缝扩展步长模型；(5)建立水力裂缝与天然裂缝相互作用模型；(6)综合(2)～(5)建立水平井密切割压裂多裂缝延伸模型；(7)将(1)中参数代入(6)中模型，模拟不同参数条件下的裂缝延伸轨迹并优化压裂设计参数。本发明可预测裂缝分叉、交汇等复杂扩展行为，解决复杂裂缝单元编号问题，对垂向裂缝缝宽进行修正，实现密切割压裂多裂缝扩展轨迹准确模拟与设计参数优化。

技术领域

本发明涉及非常规油气储层增产改造领域，具体而言，涉及一种水平井密切割压裂裂缝扩展预测与设计参数优化方法。

背景技术

水平井分段多簇压裂是油气开采领域的重要增产技术，同时也是非常规油气资源实现工业化开采的关键。为充分“打碎”储层并释放产能，水平井密切割压裂工艺逐渐兴起。基于常规水平井分段多簇压裂工艺原理，水平井密切割工艺极大缩减了裂缝簇间距，增大单段内的裂缝密度，减小油气在储层中的渗流距离，能有效解决常规水平井分段多簇压裂因簇间距过大导致裂缝间储层未能充分动用以及高水平应力差下难以形成复杂缝网等问题。在进行水平井密切割压裂施工方案设计时，施工参数与完井参数的合理性将影响水力裂缝的有效延伸，进而对储层增产改造效果产生影响。现有研究表明，簇间距、施工排量对水平井密切割压裂裂缝延伸具有重要影响，且在段内多裂缝延伸过程中存在明显的缝间应力干扰作用，当储层中发育有天然裂缝时，水力裂缝会在天然裂缝作用下发生分叉与交汇等复杂扩展行为，使得压裂液的流动情况变得复杂。为促进水平井密切割压裂多裂缝有效扩展，需要对簇间距、施工排量等参数进行优化设计。目前压裂参数优化设计多通过数值模拟方式完成，但多数现有技术未有效解决天然裂缝影响、缝间应力干扰、裂缝分叉与交汇、复杂流量分配、压裂液复合滤失等问题，将水力裂缝中的压裂液流动简化为光滑平板间的流动，忽略缝高方向缝宽变化，因此无法准确预测水平井密切割压裂裂缝扩展轨迹并合理优化压裂设计参数。

发明内容

针对目前技术中存在的不足，本发明提出了一种水平井密切割压裂裂缝扩展预测与设计参数优化方法，克服了现有技术中的不足之处，实现对水平井密切割压裂裂缝扩展轨迹预测与施工参数优化。

本发明实施例提供的一种水平井密切割压裂裂缝扩展预测与设计参数优化方法，包括：(1)收集模拟必须的地层参数、施工参数与完井参数；(2)建立复杂裂缝的单元编号规则以及单元连接矩阵；(3)建立水平井密切割压裂裂缝扩展流固耦合模型；(4)建立水平井压裂多裂缝扩展步长模型；(5)建立多裂缝扩展下的水力裂缝与天然裂缝相互作用模型；(6)建立水平井密切割压裂多裂缝延伸模型；(7)将收集模拟必须的地层参数、施工参数与完井参数代入建立的水平井密切割压裂多裂缝延伸模型，模拟分析不同参数条件下的裂缝形态，进而优化压裂设计参数。

与现有技术相比，本发明一种水平井密切割压裂裂缝扩展预测与设计参数优化方法，综合应用边界元法、有限体积法、流体力学、弹性力学、断裂力学、岩石力学等多学科知识，建立了水平井密切割压裂多裂缝延伸拟三维流固全耦合模型，充分考虑天然裂缝影响、缝间应力干扰、裂缝分叉与交汇、复杂流量分配以及压裂液复合滤失，并对缝长与缝高扩展步长以及缝高方向的缝宽进行修正，利所建立的裂水平井密切割压裂多裂缝延伸模型可准确预测裂缝扩展轨迹并计算裂缝几何参数，通过对比分析不同压裂设计参数对裂缝延伸轨迹与几何参数的影响，进而优化压裂设计参数。本发明可解决现有技术实施时，无法有效解决考虑天然裂缝影响、缝间应力干扰、裂缝分叉与交汇、复杂流量分配、压裂液复合滤失等问题，实现水平井密切割压裂过程中裂缝扩展轨迹准确预测，并对压裂设计参数进行优化，促进各簇裂缝有效延伸并改善裂缝几何参数，实现油气储层的充分改造，增大单井产量。

根据发明的内容说明，下面结合国内某页岩气井水平井密切割压裂施工设计对本发明做进一步的详细说明，但不构成对发明的任何限制，作详细说明如下。

附图说明