[发明专利]基于页岩地质-工程参数内转向压裂暂堵剂用量设计方法

说明书

本发明公开基于页岩地质‑工程参数内转向压裂暂堵剂用量设计方法，包括以下步骤：先在不同裂缝宽度、不同暂堵剂类型、不同暂堵剂用量条件下，对临界暂堵压力进行准确测量；再根据页岩地层岩石力学参数与压裂工程参数，计算水力裂缝开度变化情况，计算缝内临界转向压力；结合理论计算结果与实验测试数据，确定页岩气水平井缝内转向压裂暂堵剂用量。本发明提出了不同类型暂堵剂在不同宽度裂缝中临界暂堵压力的测量方法，并通过水力裂缝宽度与缝内临界转向压力计算，确定页岩气水平井缝内转向压裂注入暂堵剂的合理用量，实现裂缝转向，提升缝网复杂度，避免井口压力过高，保障施工安全，为现场压裂施工提供可靠指导。

技术领域

本发明涉及基于页岩地质-工程参数内转向压裂暂堵剂用量设计方法。

背景技术

页岩储层具有低孔、超低渗特性，渗透率仅为纳达西级别，极不利于油气运移。目前页岩气勘探与开发的大量经验表明，由于其自身脆性，页岩地层通常发育大量天然裂缝，需要通过水平井缝网压裂，才能在延伸水力裂缝的同时，激活天然裂缝，并相互交织形成复杂缝网，显著增加储层表观渗透率，大幅提高页岩气井产量，实现增产改造。

页岩气缝内转向压裂是通过水平井将暂堵剂混合压裂液注入井下，使暂堵剂在水力裂缝中临时桥堵，可有效提高缝内净压力，使与水力裂缝相交的天然裂缝发生破坏并起裂延伸，形成分支裂缝，有效提高压裂缝网复杂度。该技术不仅显著能够提高页岩气单井产量，而且可以大幅降低增产改造措施成本，从而提高页岩气开发效益。

页岩气水平井缝内转向压裂工艺中注入的暂堵剂类型多样，成本不同，封堵效果存在差异，而暂堵剂用量缺少科学系统的设计方法。此外，目前通常仅使用传统的支撑剂导流仪模拟地层不同闭合应力下的裂缝暂堵情况，但实际压裂过程中地下裂缝并未闭合，壁面不存在闭合应力，且裂缝具有一定宽度。因此，需要设计一种能够在裂缝开度恒定条件下，对不同类型暂堵剂在不同宽度裂缝中的临界暂堵压力进行准确测量的实验方法，再结合水力裂缝宽度与缝内临界转向压力计算模型，确定页岩气水平井缝内转向压裂注入暂堵剂的合理用量，实现裂缝转向，提升缝网复杂度，避免井口压力过高，保障施工安全，为现场压裂施工提供可靠指导。

发明内容

本发明主要是克服现有技术中的不足之处，提出基于页岩地质-工程参数内转向压裂暂堵剂用量设计方法；

本发明能够在不同裂缝宽度、不同暂堵剂类型、不同暂堵剂用量条件下，对临界暂堵压力进行准确测量的实验方法；根据页岩地层岩石力学参数与压裂工程参数，计算水力裂缝开度变化情况；根据页岩气地层应力条件与天然裂缝发育特征，计算缝内转向压裂工艺所需的(最低)临界转向压力；最终结合理论计算结果与实验测试数据，确定页岩气水平井缝内转向压裂暂堵剂最佳用量，为现场压裂施工提供可靠指导。

本发明解决上述技术问题所提供的技术方案是：基于页岩地质-工程参数内转向压裂暂堵剂用量设计方法，包括以下步骤：

步骤S10、获取目标页岩气储层的岩石力学参数、天然裂缝参数以及压裂参数；

步骤S20、制备实验测试岩板，再根据现场暂堵剂做暂堵压力测试实验并获得不同裂缝宽度下对应的暂堵剂与支撑剂用量数据、暂堵剂临界暂堵压力实验有效数据；

步骤S30、根据不同裂缝宽度下对应的暂堵剂与支撑剂用量数据、暂堵剂临界暂堵压力实验有效数据获得暂堵剂在不同裂缝宽度条件下的临界暂堵压力随暂堵剂用量变化曲线；

步骤S40、运用裂缝延伸理论，根据岩石力学参数和压裂参数计算页岩压裂水力裂缝最优暂堵位置的裂缝宽度；

步骤S50、运用岩石力学理论，根据天然裂缝参数计算分支裂缝起裂压力，即缝内临界转向压力；

步骤S60、根据页岩压裂水力裂缝最优暂堵位置的裂缝宽度与缝内临界转向压力计算结果，结合暂堵剂在不同裂缝宽度条件下的临界暂堵压力随暂堵剂用量变化曲线，确定页岩压裂现场暂堵剂用量。