[发明专利]一种页岩储层水平井暂堵压裂多裂缝竞争起裂预测方法

说明书

本发明公开了一种页岩储层水平井暂堵压裂多裂缝竞争起裂预测方法，包括：建立由天然裂缝‑水力裂缝‑岩石基质组成的页岩储层二维水力压裂裂缝扩展模型；基于水力压裂扩展模型分析页岩储层水力压裂多裂缝竞争起裂机制及缝网扩展的影响因素，分析得出多裂缝起裂顺序、缝网扩展复杂程度与储层地应力差值、裂缝簇间距及主裂缝簇数量之间的关系，利用该模型可得出不同应力条件下，射孔簇数、射孔簇间距最优设计值，用以指导现场暂堵压裂方案设计，根据预期裂缝形态，求出裂缝扩展长度、深度及缝网有效改造体积，进而确定压裂施工参数。

技术领域

本发明涉及页岩气开发水力压裂技术领域，具体涉及一种页岩储层水平井暂堵压裂多裂缝竞争起裂预测方法。

背景技术

页岩气资源作为一种非常重要的非常规油气资源，其经济有效的开采对我国经济社会发展具有重要意义。而我国页岩气资源丰富，储集层厚度大，品质优，但其埋藏深度大、低孔、低渗等特点极大增加了其开发难度。目前，对页岩气的开发主要采用水平井分段压裂开发工艺，段内多簇压裂已成为了开发工艺的主体。其基本原理是增加段内射孔簇数，采用段内密切割，增加主裂缝起裂条数，提高储层可动用程度。若广泛采用密切割分段，段内多簇射孔，较低主裂缝间距会增大缝间干扰，致使部分主裂缝被抑制而无法起裂，其余裂缝由于应力干扰，扩展路径难以预测，裂缝形态复杂。为了使各主裂缝簇均匀扩展，暂堵压裂成为了页岩气开发的关键技术。川南长宁页岩气区块现场压裂实践表明，暂堵压裂过程中缝网形态复杂，各主裂缝竞争起裂顺序及扩展机理不明确，压裂参数设置不当会造成部分主裂缝簇不起裂或者扩展路径曲折，无法最大限度延伸至储层内部。所以在页岩储层暂堵压裂之前，必须对主裂缝竞争起裂及裂缝扩展形态进行预判，以便制定合理的压裂参数。

裂缝在非均质页岩储层中的扩展受储层参数及压裂施工参数的共同影响，而水平应力差、射孔簇数及射孔簇间距影响最为显著。近年来国内外学者对此进行了相关研究，并取得了一定认识。Weng等发现多簇裂缝同时扩展时，中间裂缝受到压制而两侧裂缝扩展至储层深度更大；Cheng等人认为多簇裂缝不均匀扩展主要是由于应力干扰所致；而Wu和Olson等发现主裂缝间不均匀扩展主要是因为主裂缝压裂液进液量动态分配不均所致；Zhou等对应力干扰下各主裂缝压裂液进液量进行了研究，发现外侧裂缝扩展干扰应力会使中间裂缝进液压力急剧增加；Gramer等认为可通过增加中间射孔簇的射孔直径来减小压裂液摩阻，提高进液量，从而增加中间裂缝的延伸深度；Wu等发现由于水平应力差异，外侧裂缝扩展会受到抑制；Lecampion等研究发现近井地带天然裂缝发育及应力干扰致使主裂缝在近井地带过于曲折，迂曲程度过高，增加了主裂缝进液压力；周彤等对射孔摩阻和多裂缝干扰应力决定流量分配机制进行了研究。总体而言，前人对页岩储层水力压裂多裂缝竞争起裂的研究多集中在不同因素对裂缝起裂影响因素定性描述，并未形成指导现场水平井暂堵压裂实际的裂缝竞争起裂预测手段及缝网形态评价量化标准。

发明内容

本发明的目的是针对以上不足，提出一种页岩储层水平井暂堵压裂复杂缝网扩展的数值模拟研究，对暂堵压裂多裂缝竞争起裂顺序及裂缝形态进行准确预判，制定合理的压裂施工参数，形成页岩储层水平井暂堵压裂多裂缝竞争起裂及复杂缝网扩展预测新方法。

为了实现上述目的，本发明具体采用如下技术方案：

一种页岩储层水平井暂堵压裂多裂缝竞争起裂预测方法，具体包括：

建立由天然裂缝-水力裂缝-岩石基质组成的二维水平井压裂复杂缝网扩展模型；

基于水平井水力压裂裂缝扩展模型分析页岩储层压裂多裂缝竞争起裂及缝网扩展的影响因素，包括：裂缝簇间干扰应力的影响，主裂缝间距、主裂缝簇数量、水平应力差值；

分析得出多裂缝起裂顺序、缝网扩展复杂程度与储层水平地应力差值、主裂缝间距及主裂缝簇数量之间的关系；

将多裂缝起裂顺序、缝网扩展复杂程度与储层水平地应力差值、主裂缝间距及主裂缝簇数量之间的关系作为页岩储层水平井竞争起裂及复杂缝网扩展预测方法。