基于流场结构的页岩气藏水力压裂方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115929271A(43)申请公布日2023.04.07(21)申请号202211459405.2(22)申请日2022.11.17(71)申请人北京科技大学地址100083北京市海淀区学院路30号(72)发明人朱维耀岳明孔德彬刘凯潘滨陈震宋智勇褚洪杨(74)专利代理机构北京鼎承知识产权代理有限公司11551专利代理师张剑(51)Int.Cl.E21B43/26(2006.01)权利要求书3页说明书8页附图2页(54)发明名称基于流场结构的页岩气藏水力压裂方法(57)摘要本公开提供了一种基于流场结构的页岩气藏水力压裂方法，包括：沿目标储层最小水平主应力方向形成水平井；根据目标储层的储层条件，确定第一类径向钻孔的至少一个钻孔区域、每个钻孔区域的钻孔密度和钻孔高度；根据水平井的压裂参数和地应力条件，确定第二类径向钻孔的钻孔点位、钻进角度和钻进距离；基于确定的第一类径向钻孔的钻孔区域、钻孔密度和钻孔高度，形成第一类径向钻孔；第一类径向钻孔沿垂直于水平井的水平段井筒水平面的方向延伸；基于确定的第二类径向钻孔的钻孔点位、钻进角度和钻进距离，形成第二类径向钻孔；对水平井进行压裂作业。该方法能够扩大流场体积、增加储层有效动用，优化流场结构，实现页岩气藏的高效开发。CN115929271ACN115929271A权利要求书1/3页1.一种基于流场结构的页岩气藏水力压裂方法，其特征在于，所述方法包括：沿目标储层的最小水平主应力方向形成水平井；根据所述目标储层的储层条件，确定第一类径向钻孔的至少一个钻孔区域、每个钻孔区域的钻孔密度和每个钻孔区域的钻孔高度；根据所述水平井的压裂参数和地应力条件，确定第二类径向钻孔的钻孔点位、钻进角度和钻进距离；基于确定的第一类径向钻孔的至少一个钻孔区域、每个钻孔区域的钻孔密度和每个钻孔区域的钻孔高度，形成所述第一类径向钻孔；所述第一类径向钻孔沿垂直于所述水平井的水平段井筒水平面的方向延伸；基于确定的第二类径向钻孔的钻孔点位、钻进角度和钻进距离，形成所述第二类径向钻孔；对所述水平井进行压裂作业。2.根据权利要求1所述的基于流场结构的页岩气藏水力压裂方法，其特征在于，根据所述目标储层的储层条件，确定第一类径向钻孔的至少一个钻孔区域，包括：根据所述目标储层的总有机碳含量、有效孔隙度、脆性指数和总含气量，将所述目标储层划分为Ⅰ类储层、Ⅱ类储层和Ⅲ类储层；合并所述Ⅰ类储层和所述Ⅱ类储层，并将合并后的储层中储层厚度满足第一预设条件的区域，确定为第一类径向钻孔的钻孔区域。3.根据权利要求2所述的基于流场结构的页岩气藏水力压裂方法，其特征在于，所述Ⅰ类储层满足如下条件：所述Ⅰ类储层满足如下条件：总有机碳含量≥3％、有效孔隙度≥5％、脆性指数≥55％和总含气量≥3m3/t；所述Ⅱ类储层满足如下条件：总有机碳含量2‑3％、有效孔隙度3‑5％、脆性指数45‑55％和总含气量2‑3m3/t；所述Ⅲ类储层满足如下条件：总有机碳含量1‑2％、有效孔隙度2‑3％、脆性指数30‑45％和总含气量1‑2m3/t。4.根据权利要求2所述的基于流场结构的页岩气藏水力压裂方法，其特征在于，所述第一预设条件为：Hp≥1.5H(x)其中，Hp为储层厚度，m；裂缝延伸高度H(x)通过对下式积分求解得到：式中：pf为裂缝内流体压力，Pa；g为重力加速度；2CN115929271A权利要求书2/3页S1为储层水平最小主应力，Pa；S2为储层水平最大主应力，Pa；H(x)为裂缝长度方向上任意位置的裂缝高度，m；1/2KIC为应力强度因子的临界值，即断裂韧性，可通过岩石物理参数计算，Pa·m；E为页岩岩石弹性模量，GPa；μ为页岩岩石泊松比，量纲为一；γ为页岩岩石比表面能，N/m。5.根据权利要求1～4任一项所述的基于流场结构的页岩气藏水力压裂方法，其特征在于，任一钻孔区域内的钻孔密度根据如下公式确定：式中：n为钻孔密度；Lw为水平井长度，m；mf为压裂段数；Ldi为第i个钻孔区域的长度。6.根据权利要求4所述的基于流场结构的页岩气藏水力压裂方法，其特征在于，任一钻孔区域内的钻孔高度根据如下公式确定：式中：S3为储层垂直主应力，Pa。7.根据权利要求1所述的基于流场结构的页岩气藏水力压裂方法，其特征在于，确定第二类径向钻孔的钻孔点位，包括：根据所述水平井的压裂参数确定所述第二类径向钻孔的钻孔段沿水平井的井筒方向的起始位置；其中，所述压裂参数包括压裂射孔段位置坐标、射孔簇数量、单簇射孔长和射孔簇间距；所述起始位置根据如下公式确定：式中：xi为第i段压裂段的钻孔沿水平井的井筒方向的相对起始位置；ri为第i段压裂段沿井筒方向最靠近井位的位置坐标；Lci为第i段压裂段射孔簇间距，m；Lb为射孔簇长度，m；ni为