一种页岩储层重复压裂应力-裂缝重定向模拟方法及系统.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN114266204A(43)申请公布日2022.04.01(21)申请号202111590983.5(22)申请日2021.12.23(71)申请人成都北方石油勘探开发技术有限公司地址610000四川省成都市成华区建设路10号钻石广场1幢1单元33层(72)发明人黄静武新民米中荣赵星李鑫张文中汪伟光孙振龙李扬王键徐涛孙宝罗毅(74)专利代理机构成都行之智信知识产权代理有限公司51256代理人王伟(51)Int.Cl.G06F30/28(2020.01)G06F119/14(2020.01)权利要求书2页说明书14页附图11页(54)发明名称一种页岩储层重复压裂应力-裂缝重定向模拟方法及系统(57)摘要本发明公开了一种页岩储层重复压裂应力‑裂缝重定向模拟方法及系统，通过建立水力裂缝随机扩展与裂缝形变应力场模型，实现复杂裂缝形态下裂缝形变诱导应力场模拟和非均匀应力场条件下水力裂缝随机扩展模拟，进一步建立流‑固耦合的水平井渗流模型，实现页岩储层“初次压裂裂缝扩展‑初次压裂后生产‑重复压裂裂缝扩展‑重复压裂后生产”的全过程模拟，不仅能用于页岩气重复压裂应力‑裂缝重定向模拟，也可用于基于产能的页岩气重复压裂时机优选、选井选层和优化设计等数值等，从而提高页岩气重复压裂工艺的适应性，降低现场作业风险，也有利于提高或者恢复页岩气井产能，提高储层最终采收率。CN114266204ACN114266204A权利要求书1/2页1.一种页岩储层重复压裂应力‑裂缝重定向模拟方法，其特征在于，包括以下步骤：建立水力裂缝随机扩展模型，初始化模型参数；根据所述水力裂缝随机扩展模型和所述模型参数进行初次水力裂缝随机扩展模拟，获得初始裂缝形态；针对所述初始裂缝形态进行生产裂缝导流能力损失评价实验，获得实验结果；所述实验结果包括：支撑裂缝宽度与有效闭合应力的关系和支撑裂缝导流能力损失与有效闭合应力的关系；根据所述实验结果进行重复压裂前总应力场模拟，获得初始闭合裂缝形变诱导应力和储层生产诱导应力；所述初始闭合裂缝形变诱导应力和所述储层生产诱导应力线性叠加为重复压裂前总应力场；在所述重复压裂前总应力场中，根据所述水力裂缝随机扩展模型进行重复压裂裂缝扩展模拟，得到页岩储层重复压裂应力‑裂缝重定向模拟结果。2.根据权利要求1所述的一种页岩储层重复压裂应力‑裂缝重定向模拟方法，其特征在于，所述水力裂缝随机扩展模型包括：缝内流动方程、物质平衡方程、平面裂缝应力方程、裂缝扩展与转向准则、水力裂缝与天然裂缝相交准则和流量分配准则。3.根据权利要求2所述的一种页岩储层重复压裂应力‑裂缝重定向模拟方法，其特征在于，所述初次水力裂缝随机扩展模拟的方法为：S1：基于线性求解方法赋值初始的水力裂缝长度和缝内流体净压力；S2：更新裂缝尖端单元，延伸裂缝长度，基于流动方程更新延伸后裂缝内净压力；S3：将S2中缝内流体净压力代入平面应力方程获取裂缝宽度；S4：根据S3中获得的裂缝宽度计算缝内流量分布，获得缝口流量；S5：基于物质平衡方程判断S4中缝口流量收敛性，若收敛，则执行S6；若不收敛，则返回S2改变裂缝尖端延伸长度，直至缝口流量收敛；S6：基于裂缝扩展与转向准则将裂缝尖端转向，检测是否出现裂缝尖端与天然裂缝相交并激活天然裂缝的情况；若出现，则为相交后形成的新裂缝重新分配流量，获取新裂缝内的流体净压力值，并返回所述S2；S7：重复执行所述S2至所述S6直至模拟时间结束。4.根据权利要求3所述的一种页岩储层重复压裂应力‑裂缝重定向模拟方法，其特征在于，所述S6中，检测是否出现裂缝尖端与天然裂缝相交的方法为：获取裂缝尖端转向方位，根据裂缝尖端转向方位判断裂缝尖端是否逼近天然裂缝；若裂缝尖端逼近天然裂缝，继续判断天然裂缝在r＝rc处是否沿天然裂缝截面剪切滑移，若天然裂缝在r＝rc处发生剪切滑移，则裂缝尖端与天然裂缝相交；其中，r表示裂缝尖端距天然裂缝的距离，rc表示天然裂缝面上的诱导拉伸应力达到岩石抗拉强度时的临界半径。5.根据权利要求4所述的一种页岩储层重复压裂应力‑裂缝重定向模拟方法，其特征在于，判断天然裂缝在r＝rc处是否沿天然裂缝截面剪切滑移的方法为：将天然裂缝表面的摩擦力与内聚力之和与作用于天然裂缝表面的剪切应力进行比较，若作用于天然裂缝表面的剪切应力的绝对值小于天然裂缝表面的摩擦力与内聚力之和，则天然裂缝将不会发生剪切滑移。6.根据权利要求3所述的一种页岩储层重复压裂应力‑裂缝重定向模拟方法，其特征在于，所述S6中，为相交后形成的新裂缝重新分配流量之前，通过流量连续关系获取各裂缝单2CN114266204A权利要求书2/2页元之间的等效传导率。7.根据权利要求1所述的一种页岩储层重复压裂应力‑裂缝重定向模拟方