一种水平井分段多簇压裂裂缝三维扩展形态的计算方法技术

本发明专利技术公开了一种水平井分段多簇压裂裂缝三维扩展形态的计算方法，所述方法包括：获取地层参数、压裂施工参数和工程参数；建立诱导应力干扰下水平井分段多簇压裂裂缝全三维模型，所述诱导应力干扰下水平井分段多簇压裂裂缝平面全三维模型包括多簇压裂裂缝平面全三维模型和诱导应力模型；根据地层参数、压裂施工参数、工程参数以及诱导应力干扰下水平井分段多簇压裂裂缝平面全三维模型确定诱导应力干扰下的目标裂缝三维扩展形态。本发明专利技术构建一种新的平面全三维模型，该模型考虑了裂缝的双线性流动，使得计算结果更符合实际裂缝扩展形态；考虑了诱导应力对多裂缝扩展形态的影响，使得本方法计算的多裂缝扩展形态更加符合实际地下裂缝延伸情况。实际地下裂缝延伸情况。实际地下裂缝延伸情况。

【技术实现步骤摘要】
一种水平井分段多簇压裂裂缝三维扩展形态的计算方法


[0001]本专利技术涉及非常规油气储层改造
，尤其涉及一种水平井分段多簇压裂裂缝三维扩展的计算方法。

技术介绍

[0002]页岩气作为非常规天然气的一种，其储量丰富，相比较其他化石燃料具有低碳环保的特点。水平井分段多簇压裂改造技术是实现非常规油气开采的重要手段，多裂缝扩展能够沟通天然裂缝和层理，以及利用诱导应力促使地层应力场发生改变，使得裂缝转向产生分支裂缝，在储层中形成复杂网络，提升油气产量。裂缝的三维扩展形态刻画将是支撑剂用量设计以及裂缝导流能力预测等压裂施工设计的重要一环。
[0003]目前国内外学者已在不同前提条件下构建了不同的二维模型、拟三维模型和全三维模型。其中二维模型结构简单，计算方便，但其裂缝二维形态与实际裂缝三维扩展形态有很大差距；拟三维模型虽考虑了裂缝的三维延伸，但裂缝内液体流动仍为一维流动；全三维模型能够模型裂缝的三维扩展以及缝内液体二维流动，但其计算复杂，难以推广应用。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本专利技术提供了一种水平井分段多簇压裂裂缝的三维扩展形态的计算方法，能够解决现有技术中采用二维模型因其结构简单导致裂缝形态与实际形态差距较大，以及采用全三维模型需考虑到缝内液体二维流动导致的计算复杂的技术问题。
[0005]为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种水平井分段多簇压裂裂缝的三维扩展形态的计算方法，包括：
[0006]获取地层参数、压裂施工参数和工程参数；
[0007]建立诱导应力干扰下水平井分段多簇压裂裂缝全三维模型，其中所述诱导应力干扰下水平井分段多簇压裂裂缝平面全三维模型包括多簇压裂裂缝平面全三维模型和诱导应力模型；
[0008]根据所述地层参数、压裂施工参数、工程参数以及所述多簇压裂裂缝平面全三维模型确定水平井分段多簇裂缝的初始裂缝三维扩展形态；
[0009]根据所述初始裂缝三维扩展形态以及诱导应力模型确定诱导应力干扰下的现地应力场，并确定所述诱导应力干扰下的现地应力场的应力强度因子；
[0010]根据所述诱导应力干扰下的现地应力场对所述地层参数、压裂施工参数和工程参数进行更新；
[0011]将更新后的地层参数、压裂施工参数、工程参数以及应力强度因子输入到多簇裂缝平面全三维模型计算得到诱导应力干扰下的目标裂缝三维扩展形态。
[0012]在一些有可能的实现的方式中，所述多簇压裂裂缝平面全三维模型包括：多个单簇裂缝平面全三维模型，所述地层参数、施工参数和工程参数均包括多个单簇的地层参数、施工参数和工程参数；根据所述地层参数、压裂施工参数、工程参数以及多簇压裂裂缝平面
全三维模型确定水平井分段多簇裂缝的初始裂缝三维扩展形态，包括：
[0013]将所述多个单簇的地层参数、施工参数和工程参数分别输入对应的单簇裂缝平面全三维模型得到对应的多个单簇的裂缝三维模型扩展形态；
[0014]其中，所述多个单簇的裂缝三维模型扩展形态共同构成多水平井分段多簇裂缝的初始裂缝三维扩展形态。
[0015]在一些有可能的实现的方式中，所述多簇压裂裂缝平面全三维模型还包括第一PKN模型，单簇裂缝平面全三维模型包括第二PKN模型；所述将所述多个单簇的地层参数、压裂施工参数、工程参数分别输入对应的单簇裂缝平面全三维模型得到对应的多个单簇的裂缝三维模型扩展形态，包括：
[0016]根据所述多个单簇的地层参数、压裂施工参数、工程参数，以及对应的单簇裂缝全三维模型确定多个对应单簇裂缝的井筒处裂缝高；
[0017]根据所述多个单簇的地层参数、压裂施工参数、工程参数以及对应的单簇裂缝全三维模型确定多个对应单簇裂缝的次线性流方向沿程缝宽；
[0018]将所述多个单簇的井筒处裂缝高输入第二PKN模型得到多个单簇裂缝的最大单翼缝长和最大单翼缝宽；
[0019]根据所述多个单簇裂缝的最大单翼缝长、最大缝宽以及对应的单簇裂缝全三维模型计算得到多个对应单簇的主线性流长方向的沿程缝宽、排量以及沿程压降；
[0020]根据所述多个单簇主线性流长方向的沿程缝宽、排量以及沿程压降以及对应的单簇裂缝全三维模型计算得到多个对应单簇缝长方向上所有的缝高和缝高方向沿程缝宽；
[0021]根据所述多个对应单簇缝长方向上所有的缝高和缝高方向沿程缝宽计算得到多个单簇裂缝的三维体积，并将所述多个单簇裂缝的三维体积与第二PKN模型计算得到的对应单簇的裂缝体积进行比较；
[0022]若两者体积误差小于第一阈值，得到对称双翼缝的单缝三维扩展形态，否则改变裂缝的单翼长度输入至对应的单簇裂缝平面全三维模型计算直至误差小于第一阈值后得到多个单簇对应的单缝三维扩展形态。
[0023]在一些有可能的实现的方式中，根据所述多个单簇的缝长方向上所有的缝高和缝高方向沿程缝宽计算累加得到裂缝的三维体积，包括：
[0024]根据所述多个单簇缝长方向上所有的缝高和缝高方向沿程缝宽，确定对应单簇缝长上每一点的三维体积，将所述对应的三维体积进行累加得到对应裂缝的三维体积。
[0025]在一些有可能的实现的方式中，根据初始裂缝三维扩展形态以及诱导应力模型确定诱导应力干扰下的现地应力场，并确定所述诱导应力干扰下的现地应力场的应力强度因子，包括：
[0026]根据所述多簇裂缝的三维扩展形态以及诱导应力计算公式计算得到每条裂缝的诱导应力；
[0027]将所述每条裂缝的诱导应力进行叠加，得到诱导力影响下的现地应力场；
[0028]根据所述诱导应力影响下的现地应力场确定诱导应力干扰下的现地应力场的应力强度因子。
[0029]在一些有可能的实现的方式中，根据所述多簇裂缝的三维扩展形态以及诱导应力计算公式计算得到每条裂缝的诱导应力，包括：
[0030]根据所述多簇裂缝的三维扩展形态确定每条裂缝对预设点偏离裂缝下尖端、裂缝中心和裂缝上尖端的角度以及所述预设点距离裂缝下尖端、裂缝中心和裂缝上尖端的距离；
[0031]根据所述预设点偏离裂缝下尖端、裂缝中心和裂缝上尖端的角度以及预设点距离裂缝下尖端、裂缝中心和裂缝上尖端的距离以及诱导应力公式确定每条裂缝对预设点在最小水平主应力方向、垂向应力方以及最大主应力方向产生的诱导应力。
[0032]在一些有可能的实现的方式中，将所述每条裂缝的诱导应力进行叠加，得到诱导力影响下的现地应力场，包括：
[0033]将所述每条裂缝对预设点最小水平主应力方向产生诱导应力，垂向应力方向产生诱导应力和最大水平主应力方向产生诱导应力通过叠加计算公式计算确定每条裂缝对预设点点最小水平主应力方向，垂向应力方向和最大水平主应力方向叠加的诱导应力。
[0034]在一些有可能的实现的方式中，根据所述诱导应力影响下的现地应力场确定诱导应力干扰下的现地应力场的应力强度因子，包括：
[0035]根据所述诱导应力影响下的现地应力场对所述地层参数、压裂施工参数和工程参数进行更新；
[0036]根据更新后的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种水平井分段多簇压裂裂缝三维扩展形态的计算方法，其特征在于，包括：获取地层参数、压裂施工参数和工程参数；建立诱导应力干扰下水平井分段多簇压裂裂缝全三维模型，其中，所述诱导应力干扰下水平井分段多簇压裂裂缝平面全三维模型包括多簇压裂裂缝平面全三维模型和诱导应力模型；根据所述地层参数、压裂施工参数、工程参数以及所述多簇压裂裂缝平面全三维模型确定水平井分段多簇裂缝的初始裂缝三维扩展形态；根据所述初始裂缝三维扩展形态以及诱导应力模型确定诱导应力干扰下的现地应力场，并确定所述诱导应力干扰下的现地应力场的应力强度因子；根据所述诱导应力干扰下的现地应力场对所述地层参数、压裂施工参数和工程参数进行更新；将更新后的地层参数、压裂施工参数、工程参数以及应力强度因子输入到多簇裂缝平面全三维模型计算得到诱导应力干扰下的目标裂缝三维扩展形态。2.根据权利要求1所述的一种水平井分段多簇压裂裂缝三维扩展形态的计算方法，其特征在于，所述多簇压裂裂缝平面全三维模型包括：多个单簇裂缝平面全三维模型，所述地层参数、施工参数和工程参数均包括多个单簇的地层参数、施工参数和工程参数；根据所述地层参数、压裂施工参数、工程参数以及多簇压裂裂缝平面全三维模型确定水平井分段多簇裂缝的初始裂缝三维扩展形态，包括：将所述多个单簇的地层参数、施工参数和工程参数分别输入对应的单簇裂缝平面全三维模型得到对应的多个单簇的裂缝三维模型扩展形态；其中，所述多个单簇的裂缝三维模型扩展形态共同构成多水平井分段多簇裂缝的初始裂缝三维扩展形态。3.根据权利要求2所述的一种水平井分段多簇压裂裂缝三维扩展形态的计算方法，其特征在于，所述多簇压裂裂缝平面全三维模型还包括第一PKN模型，单簇裂缝平面全三维模型包括第二PKN模型；所述将所述多个单簇的地层参数、压裂施工参数、工程参数分别输入对应的单簇裂缝平面全三维模型得到对应的多个单簇的裂缝三维模型扩展形态，包括：根据所述多个单簇的地层参数、压裂施工参数、工程参数，以及对应的单簇裂缝全三维模型确定多个对应单簇裂缝的井筒处裂缝高；根据所述多个单簇的地层参数、压裂施工参数、工程参数以及对应的单簇裂缝全三维模型确定多个对应单簇裂缝的次线性流方向沿程缝宽；将所述多个单簇的井筒处裂缝高输入第二PKN模型得到多个单簇裂缝的最大单翼缝长和最大单翼缝宽；根据所述多个单簇裂缝的最大单翼缝长、最大缝宽以及对应的单簇裂缝全三维模型计算得到多个对应单簇的主线性流长方向的沿程缝宽、排量以及沿程压降；根据所述多个单簇主线性流长方向的沿程缝宽、排量以及沿程压降以及对应的单簇裂缝全三维模型计算得到多个对应单簇缝长方向上所有的缝高和缝高方向沿程缝宽；根据所述多个对应单簇缝长方向上所有的缝高和缝高方向沿程缝宽计算得到多个单簇裂缝的三维体积，并将所述多个单簇裂缝的三维体积与第二PKN模型计算得到的对应单簇的裂缝体积进行比较；
若两者体积误差小于第一阈值，得到对称双翼缝的单缝三维扩展形态，否则改变裂缝的单翼长度输入至对应的单簇裂缝平面全三维模型计算直至误差小于第一阈值后得到多个单簇对应的单缝三维扩展形态。4.根据权利要求3所述的一种水平井分段多簇压裂裂缝三维扩展形态的计算方法，其特征在于，根据所述多个单...

【专利技术属性】
技术研发人员：纪国法，赵文伟，
申请(专利权)人：长江大学，
类型：发明
国别省市：