[发明专利]基于裂缝纵向穿层的陆相页岩多簇压裂簇间距优化方法

权利要求书

1.一种基于裂缝纵向穿层的陆相页岩多簇压裂簇间距优化方法，其特征在于，包括以下步骤：

获取目标陆相页岩地层基础参数，开展岩心抗拉实验获取地层岩石抗拉强度，根据目标陆相页岩地层基础参数和地层岩石抗拉强度，建立陆相页岩纵向分层地质力学模型；

基于陆相页岩纵向分层地质力学模型，开展不同簇间距下复杂裂缝扩展模拟，获取复杂裂缝形态与裂缝缝长，并计算不同簇间距算例下复杂裂缝改造强度以及不同簇间距算例下穿层裂缝条数；

根据改造强度最高以及穿层裂缝条数最多双指标确定推荐簇间距范围。

2.如权利要求1所述的基于裂缝纵向穿层的陆相页岩多簇压裂簇间距优化方法，其特征在于，所述目标陆相页岩地层基础参数包括地质工程参数与分层参数，其中，所述地质工程参数包括地层地应力、岩石力学以及工程参数；所述分层参数包括地层基质位置、地层界面位置以及地层基质厚度。

3.如权利要求1所述的基于裂缝纵向穿层的陆相页岩多簇压裂簇间距优化方法，其特征在于，所述地层岩石抗拉强度包括地层基质和地层界面的抗拉强度，其中，所述地层基质抗拉强度通过对不含胶结面岩心进行抗拉测试获取；所述地层界面抗拉强度通过对含胶结面岩心进行抗拉测试获取。

4.如权利要求1所述的基于裂缝纵向穿层的陆相页岩多簇压裂簇间距优化方法，其特征在于，开展不同簇间距下复杂裂缝扩展模拟时，采用基于能量场演化的裂缝扩展模型进行模拟。

5.如权利要求4所述的基于裂缝纵向穿层的陆相页岩多簇压裂簇间距优化方法，其特征在于，所述基于能量场演化的裂缝扩展模型包括裂缝能量场演化方程、动态应力场方程和流动系统方程，其中，

裂缝能量场演化方程为：

式中：η为阻尼系数，单位MPa·s；ξ为能量场函数，无因次；为ξ对时间的一阶导数；λ为拉梅第一系数，单位Pa；ε_i为i方向(i＝x,y,z，x,y,z为质点位移的方向)的主应变，无因次；ε_ii为主应变张量求和(ii为张量哑标，服从爱因斯坦求和约定，下同)，ε_ii＝ε_x+ε_y+ε_z；G为拉梅第二系数，单位Pa；g_c为断裂韧性，单位Pa；l为长度度量参数，无因次；Δε为能量场变化量，无因次；

动态应力场方程为：

式中：ρ为岩石体密度，单位kg/m3；u_i为位移在i方向的分量，单位m；表示u_i对时间的二阶导数；u_i,jj、u_j,ji.u_i,i、u_j,j、u_i,j、u_j,i均为位移增量的张量形式，其中j表示j方向(j＝x,y,z)，无因次；v为岩石泊松比，无因次；

流动系统方程为：

式中：w为裂缝缝宽，单位m；μ为流体粘度，单位Pa·s；L为单元长度，单位m；P为流体压力，单位Pa；P_,jj为压力项p在j方向的空间二阶导数；q_s为网格源项，单位kg/(m³·s)；

式中：k为岩石渗透率。

6.如权利要求1所述的基于裂缝纵向穿层的陆相页岩多簇压裂簇间距优化方法，其特征在于，复杂裂缝形态由裂缝节点位置确定。

7.如权利要求1所述的基于裂缝纵向穿层的陆相页岩多簇压裂簇间距优化方法，其特征在于，裂缝改造强度通过下式进行确定：

式中：L为水力裂缝总高度，单位m；S为复杂裂缝节点最小外接矩形面积，单位m²。

8.如权利要求1所述的基于裂缝纵向穿层的陆相页岩多簇压裂簇间距优化方法，其特征在于，确定穿层裂缝条数时，统计裂缝穿过地层界面的裂缝总条数。

9.如权利要求1至8中任意一项所述的基于裂缝纵向穿层的陆相页岩多簇压裂簇间距优化方法，其特征在于，所述根据改造强度最高以及穿层裂缝条数最多双指标确定推荐簇间距范围时，当某一簇间距算例同时具有改造强度最高以及穿层裂缝条数最多双指标，则推荐该算例；若不是，推荐簇间距范围为改造强度最高以及穿层裂缝条数最多双指标对应算例之间。