【技术实现步骤摘要】
一种深层页岩水平井压裂多簇裂缝异步起裂延伸计算方法
本专利技术涉及一种深层页岩水平井压裂多簇裂缝异步起裂延伸计算方法，属于页岩气开发
技术介绍
近年来，随着水平井分段分簇压裂技术的广泛应用，国内外已逐步实现了中浅层页岩气的商业化高效开发，并正在向深层页岩气领域进军。相比于中浅层页岩气，深层页岩气地层应力高、压力高、温度高，并且地质构造相对复杂，地层应力变化较大。因此，深层页岩气水平井段不同位置处地层应力条件存在明显差异，导致压裂过程中不同射孔簇位置处的水力裂缝起裂时间有所不同。由此可见，深层页岩地层应力非均匀特征，可显著影响水平井压裂多簇裂缝起裂延伸行为。中浅层页岩气地层地质构造运动相对平缓，地层应力在一定区域内变化不大，水平井压裂过程中各簇水力裂缝同步起裂延伸。2010年，Meyer等人基于有限差分方法，模拟计算了页岩气水平井压裂裂缝同步起裂正交平面延伸行为。压裂过程中，由于多簇裂缝相互之间存在应力干扰效应，可能出现非均匀、非平面延伸现象。2015年，郭建春等人基于有限元方法，模拟计算了页岩气水平井压裂多簇裂缝同步起裂非均匀平面延伸行为。随后，Wu等人(2015)，Kresse和Weng(2018)、Liu等人(2019)、Zheng等人(2020)分别基于边界元、离散元等方法，模拟计算了页岩气水平井压裂多簇裂缝同步起裂非均匀非平面延伸行为。综上所述，目前所有页岩气水平井压裂裂缝起裂延伸模拟研究中，多簇裂缝均为同步起裂，仅适用于中浅层页岩气地层。而深层页岩气水平井压裂过程中，由于地层应力分...
【技术保护点】
1.一种深层页岩水平井压裂多簇裂缝异步起裂延伸计算方法，其特征在于，包括：/n根据目标深层页岩水平井的地层参数、射孔参数、压裂参数以及深层页岩水平井压裂水力裂缝起裂延伸模型确定压裂过程中各簇裂缝的长度、高度、宽度，以及缝内压力；/n根据目标深层页岩水平井的地层参数、射孔参数以及深层页岩水平井压裂水力裂缝转向延伸模型确定压裂过程中各簇裂缝尖端转向角度；/n根据目标深层页岩水平井的地层参数、射孔参数、压裂参数、缝内压力以及深层页岩水平井压裂多簇裂缝流量分配模型确定压裂过程中各簇裂缝分得压裂液流量；/n根据压裂过程中各簇裂缝尖端转向角度、各簇裂缝分得压裂液流量继续进行下一时步内的裂缝延伸计算，直到压裂时间结束，确定压裂结束时各簇裂缝长度、裂缝高度、裂缝宽度数据；/n根据压裂结束时各簇裂缝长度、裂缝高度、裂缝宽度数据绘制压裂过程中各簇裂缝长度随时间变化曲线、压裂结束时各簇裂缝延伸空间展布图。/n
【技术特征摘要】
1.一种深层页岩水平井压裂多簇裂缝异步起裂延伸计算方法，其特征在于，包括：
根据目标深层页岩水平井的地层参数、射孔参数、压裂参数以及深层页岩水平井压裂水力裂缝起裂延伸模型确定压裂过程中各簇裂缝的长度、高度、宽度，以及缝内压力；
根据目标深层页岩水平井的地层参数、射孔参数以及深层页岩水平井压裂水力裂缝转向延伸模型确定压裂过程中各簇裂缝尖端转向角度；
根据目标深层页岩水平井的地层参数、射孔参数、压裂参数、缝内压力以及深层页岩水平井压裂多簇裂缝流量分配模型确定压裂过程中各簇裂缝分得压裂液流量；
根据压裂过程中各簇裂缝尖端转向角度、各簇裂缝分得压裂液流量继续进行下一时步内的裂缝延伸计算，直到压裂时间结束，确定压裂结束时各簇裂缝长度、裂缝高度、裂缝宽度数据；
根据压裂结束时各簇裂缝长度、裂缝高度、裂缝宽度数据绘制压裂过程中各簇裂缝长度随时间变化曲线、压裂结束时各簇裂缝延伸空间展布图。
2.根据权利要求1所述的一种深层页岩水平井压裂多簇裂缝异步起裂延伸计算方法，其特征在于，所述深层页岩水平井压裂水力裂缝起裂延伸模型包括：
物质平衡方程：
式中：q为裂缝内流量，m3/s；hf为裂缝高度，m；wf为裂缝开度，m；s为裂缝长度方向坐标，m；t为时间，s；qL为压裂液滤失速度，m/s；
缝内流体压降方程：
式中：p为裂缝内压力，Pa；s为裂缝长度方向坐标，m；μ为液体粘度，Pa·s；
压裂液体滤失方程：
式中：CL为地层滤失系数，m/s0.5；τ为开始滤失时间，s；
裂缝宽度方程：
wf(s)＝(Dn)j(4)
式中：(Dn)j为裂缝缝长s处对应的裂缝j单元法向位移量，m；
裂缝高度方程：
式中：KIc为页岩断裂韧性，Pa·m0.5；
裂缝闭合应力方程：
σc＝σhmincos2(θ)+σHmaxsin2(θ)(6)
式中：θ为裂缝逼近角，即与地层最小水平主应力方向夹角，°；σhmin为地层最小水平主应力，Pa；σHmax为地层最大水平主应力，Pa；
裂缝起裂延伸边界条件与初始条件方程：
式中：Q为水力压裂泵注排量，m3/min；Lf为裂缝半长，m。
3.根据权利要求2所述的一种深层页岩水平井压裂多簇裂缝异步起裂延伸计算方法，其特征在于，根据目标深层页岩水平井的地层参数、射孔参数、压裂参数以及深层页岩水平井压裂水力裂缝起裂延伸模型确定压裂过程中各簇裂缝的长度、高度、宽度，以及缝内压力包括：
收集目标深层页岩水平井地层参数、射孔参数、压裂参数；
联立方程式(1)～(6)，结合边界条件与初始条件方程式(7)，通过有限差分方法与Picard迭代法，分别计算压裂过程中各簇裂缝的长度、高度、宽度，以及缝内压力。
4.根据权利要求1所述的一种深层页岩水平井压裂多簇裂缝异步起裂延伸计算方法，其特征在于，所述深层页岩水平井压裂水力裂缝转向延伸模型包括：
裂缝离散单元坐标转换方程：
式中：ζij、ξij为局部坐标值，m；xi、xj为全局坐标下裂缝i、j单元中心的x轴坐标值，m；yi、...
【专利技术属性】
技术研发人员：赵金洲，任岚，林然，李真祥，蒋廷学，付永强，宋毅，
申请(专利权)人：西南石油大学，
类型：发明
国别省市：四川;51
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