[发明专利]水平井段内多簇压裂优化方法及系统

权利要求书

1.一种水平井段内多簇压裂优化方法，应用于水平井段内多簇压裂优化装置，所述水平井段内多簇压裂优化装置预存有地层参数和多组施工参数，其特征在于，所述方法包括：

建立压裂液流动控制方程组，将预存的所述地层参数和所述施工参数带入所述压裂液流动控制方程组，得到裂缝内流体压力；

建立应力干扰计算控制方程组，根据所述裂缝内流体压力获得各裂缝单元的净压力，并根据建立的所述应力干扰计算控制方程组，获得各裂缝单元对应的法向位移不连续量和切向位移不连续量；

建立多裂缝同步扩展三维形态计算方程组，获得裂缝宽度分布情况；

结合建立的所述压裂液流动控制方程组、所述应力干扰计算控制方程组以及所述多裂缝同步扩展三维形态计算方程组，根据缝间应力干扰和流量动态分配，建立水平井段内多簇裂缝三维延伸模型；

迭代计算出所述水平井段内多簇裂缝三维延伸模型中的各裂缝缝口流量和各裂缝各节点处的流量，将计算出的各裂缝缝口流量和各裂缝各节点处的流量带入所述压裂液流动控制方程组得到更新的裂缝内流体压力；

将更新后的裂缝内流体压力带入所述应力干扰计算控制方程组更新各裂缝单元的法向位移不连续量和切向位移不连续量；

根据更新后的法向位移不连续量更新所述水平井段内多簇裂缝三维延伸模型中的各裂缝缝口流量和各裂缝各节点处的流量；

根据更新后的各裂缝缝口流量和各裂缝各节点处的流量判断所述水平井段内多簇裂缝三维延伸模型是否收敛；

若收敛，则根据更新后的法向位移不连续量和切向位移不连续量计算得到裂缝尖端能量释放率，并判断裂缝是否扩展，若扩展，则更新裂缝形态，得到不同施工参数施工结束时的裂缝形态；

其中，所述多裂缝同步扩展三维形态计算方程组包括裂缝宽度计算方程组、裂缝长度计算方程组以及裂缝高度计算方程组，所述多裂缝同步扩展三维形态计算方程组通过以下方式建立：

将裂缝沿划分为多个裂缝单元，建立裂缝宽度计算方程组，根据叠加原理得到裂缝宽度分布情况；

建立裂缝长度计算方程组，根据所述法向位移不连续量和所述切向位移不连续量，得到裂缝尖端应力强度因子、裂缝尖端能量释放率、裂缝扩展方向以及裂缝长度；

沿缝长方向对裂缝进行离散，建立裂缝高度计算方程组，得到裂缝上、下尖端的应用强度因子以及扩展步长，并对扩展步长进行累加，得到裂缝高度；

所述扩展步长通过以下公式计算获得：

其中，da_i为第i个裂缝尖端的扩展步长，m；da_max为最大裂缝扩展步长，m；G_i为第i个裂缝尖端的能量释放率，N·m^-1；G_c为地层岩石临界能量释放率，N·m^-1；G_max为所有裂缝尖端中最大的能量释放率，N·m^-1。

2.根据权利要求1所述的水平井段内多簇压裂优化方法，其特征在于，所述根据更新后的各裂缝缝口流量和各裂缝各节点处的流量判断所述水平井段内多簇裂缝三维延伸模型是否收敛的步骤，包括：

将相邻迭代计算步的各裂缝缝口流量和各裂缝各节点处的流量与预设迭代收敛容差进行比较，若相邻迭代计算步的各裂缝缝口流量和各裂缝各节点处的流量小于预设迭代收敛容差，则判定所述水平井段内多簇裂缝三维延伸模型已收敛。

3.根据权利要求1所述的水平井段内多簇压裂优化方法，其特征在于，所述裂缝形态包括裂缝扩展方向角和裂缝扩展步长。

4.根据权利要求1所述的水平井段内多簇压裂优化方法，其特征在于，所述地层参数包括地应力参数、地层岩石弹性模量、地层岩石泊松比、地层岩石临界能量释放率、地层滤失系数；

各组所述施工参数包括水平井井筒直径、一段内射孔簇数、每一射孔簇之间的簇间距、每簇射孔孔眼数目和射孔孔径、压裂液性质、施工排量。