[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

说明书

本发明公开了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，包括：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，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。本发明提出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，能反应陆相页岩地质特点，其模拟结果针对性强，能为陆相页岩压裂改造提供理论指导，压后增产效果明显，且计算量小。

技术领域

本发明涉及石油天然气工程技术领域，特别涉及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。

背景技术

陆相页岩储层纵向上有多套小层发育，地层间部分发育高应力灰岩条带，总体呈现岩性和地应力非均质性强特征。水力压裂是陆相页岩效益开发的关键技术，然而储层纵向强非均质性特征会影响水力裂缝在缝高方向上的有效扩展，裂缝体积增加受限，进而影响水力压裂改造效果。

为了实现陆相页岩储层立体充分改造，考虑采用水平井分段分簇技术对陆相页岩进行体积改造。然而，现有压裂设计方法难以实际满足陆相页岩对于裂缝纵向穿层的需求，一方面，储层地质力学建模难以准确描述地层岩性以及应力非均质性，地层界面力学性质差异难以表征；另一方面，裂缝扩展模拟无法考虑多簇竞争、层理弱面、以及纵向非均质性的综合影响。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种更适合强非均质性陆相页岩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。

为实现上述目的，本发明提供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，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。

优选地，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。

优选地，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。

优选地，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。

优选地，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；ε为能量场函数，无因次；为ε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：