用于页岩气开采的宽网压裂方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及油气开采技术领域，尤其涉及一种用于页岩气开采的宽网压裂方法。
【背景技术】
[0002] 页岩气水平井的长期生产数据的分析表明，有效的压裂改造体积（ESRV)远小于 线网压裂模型拟合的改造体积（SSRV)和微地震监测的改造体积（MSRV)。实践表明，页岩气 压裂效果与ESRV密切相关，压裂形成的有效裂缝体积是描述页岩气压裂的关键参数，即压 裂改造体积（ESRV)所波及的范围越小，页岩气压裂效果也就越差。
[0003] 假定所有射孔簇压裂过程中都有效进液，若采用条带状裂缝密集切割砂体，尽管 能够利用缝间应力干扰增强压裂改造能力，但由于页岩的渗透率极低，未能有效建立缝间 渗流场，缝间仍存在未动用区域，不能从根本上提高沿水平井筒的整体渗流能力。
[0004] 若采用宽网压裂技术实现宽网控制（详见图1，其中101代表打碎储层，102代表 改善渗流），即通过实时控制裂缝内净压力增长，促使裂缝网络在近远井纵横向不断扩展， 充分利用适度的应力和渗流干扰，彻底打碎储层，形成近远井纵横向上具有更大宽度的复 杂裂缝系统，最大化动用单井控制储量，所形成的近井裂缝网络、远井裂缝网络和近远井宽 网裂缝效果，如图2所示。图2中，201为井筒，202为边井边界，203为边井层理缝，204为 主裂缝。需要满足以下三个条件来实现在页岩气水平井压裂过程中形成近远井的宽度裂缝 网络的目的：
[0005] (1)所有射孔簇都进液形成有效裂缝；
[0006] (2)裂缝延伸过程中始终保持高净压力，不断开启层理缝建立起渗流场；
[0007] (3)裂缝间在应力和渗流干扰双重作用下形成宽网裂缝。
[0008] 然而，从生产超过400天的页岩气水平井生产测试结果发现，有相当数量的射孔 簇没有压开，多数层段只有一簇开启形成了有效裂缝，且水平段产气剖面严重不均衡。如表 1所示，以H1井为例，该井共分15级，38个射孔簇，15个簇没有产量，射孔簇压开率61 %。 产量分布表现出严重不均，射孔簇2769m~2770m贡献最大，高达31. 7%。
[0009] 表 1
[0010]
【主权项】
1. 一种用于页岩气开采的宽网压裂方法，其特征在于，包括： 根据地震数据、地质数据、测井数据、气藏数据和岩石力学数据构造地质模型，并建立 岩石渗流-应力-损伤耦合模型； 根据所述岩石渗流-应力-损伤耦合模型的要求，在所述地质模型的基础上对压前初 始应力场进行建模，得到应力场模型； 通过所述地质模型和所述应力场模型，获取研宄对象的气藏数值模型，对所述地质 模型、气藏数值模型与岩石渗流-应力-损伤耦合模型进行耦合，得到地质模型-数值模 型-FSD耦合模型； 利用所述地质模型-数值模型-FSD耦合模型，确定页岩气水平井的射孔参数、措施井 段和产气剖面； 基于确定的所述射孔参数、措施井段和产气剖面进行宽网裂缝压裂。
2. 根据权利要求1所述的用于页岩气开采的宽网压裂方法，其特征在于，所述射孔参 数包括：射孔密度、射孔方式和射孔间距；利用所述地质模型-数值模型-FSD耦合模型，确 定页岩气水平井的射孔参数，包括： 根据所述地质模型-数值模型-FSD耦合模型确定最大水平段渗透层产气强度对应所 需要的射孔密度； 当压裂形成纵向缝和水平缝时，采用定向射孔方式，使射孔方向与最大水平主应力方 向保持一致；当压裂形成横向缝时，采用螺旋射孔方式。
3. 根据权利要求2所述的用于页岩气开采的宽网压裂方法，其特征在于，利用所述地 质模型-数值模型-FSD耦合模型，确定页岩气水平井的射孔参数，包括：利用ABAQUS非线 性有限元分析工具，模拟计算多条裂缝间间距对裂缝形态和压后生产动态的影响，以确定 合理的裂缝间距。
4. 根据权利要求1所述的用于页岩气开采的宽网压裂方法，其特征在于，利用所述地 质模型-数值模型-FSD耦合模型，确定页岩气水平井的射孔参数、措施井段和产气剖面，包 括：根据所述地质模型-数值模型-FSD耦合模型计算出的水平段吸液强度分布结果，按照 吸液强度将水平段划分为多个段改造。
5. 根据权利要求1所述的用于页岩气开采的宽网压裂方法，其特征在于，利用所述地 质模型-数值模型-FSD耦合模型，确定页岩气水平井的射孔参数、措施井段和产气剖面，包 括：采用多射孔簇桥塞分段压裂方式进行页岩气水平井改造。
6. 根据权利要求1至5中任一项所述的用于页岩气开采的宽网压裂方法，其特征在于， 还包括： 步骤1 :泵入可降解的宽网裂缝促进剂，当宽网裂缝促进剂进入裂缝网络后，所述宽网 裂缝促进剂削减裂缝端部造缝效应，在裂缝网络中造成砂堵，压开第一级裂缝； 步骤2 :继续泵入所述宽网裂缝促进剂，促使所述宽网裂缝促进剂进入裂缝网络造成 砂堵，压开第二级裂缝，重复执行所述步骤2,形成预定宽度的裂缝网络； 所述宽网裂缝促进剂在地层温度下溶解于压裂液。
7. 根据权利要求6所述的用于页岩气开采的宽网压裂方法，其特征在于，所述宽网裂 缝促进剂是将稠化剂、分散剂、胶合剂以及纳米材料经过化学反应与物理势能相互催化得 到的复合体。
8. 根据权利要求7所述的用于页岩气开采的宽网压裂方法，其特征在于，所述稠化剂、 分散剂、胶合剂以及纳米材料的比例是3:2. 5:3:2。
9. 根据权利要求1至5中任一项所述的用于页岩气开采的宽网压裂方法，其特征在于， 还包括： 将返排数值模型导入所述气藏数值模型，根据所述气藏数值模型和相渗模型分析裂缝 中气液两相渗流过程； 根据分析结果确定是否压裂形成具有预定宽度的裂缝网络。
【专利摘要】一种用于页岩气开采的宽网压裂方法，包括：根据地震数据、地质数据、测井数据、气藏数据和岩石力学数据构造地质模型，并建立岩石渗流-应力-损伤耦合模型；根据岩石渗流-应力-损伤耦合模型的要求，对压前初始应力场进行建模，得到应力场模型；通过地质模型和应力场模型，获取研究对象的气藏数值模型，对地质模型、气藏数值模型与岩石渗流-应力-损伤耦合模型进行耦合得到地质模型-数值模型-FSD耦合模型；利用地质模型-数值模型-FSD耦合模型，确定页岩气水平井的射孔参数、措施井段和产气剖面；基于确定的射孔参数、措施井段和产气剖面进行宽网裂缝压裂。本发明能使射孔与均衡产气匹配优化，所有射孔簇都进液形成有效裂缝，提高了页岩气的产量。
【IPC分类】E21B47-00, E21B43-26
【公开号】CN104863560
【申请号】CN201510102737
【发明人】杜林麟, 贾长贵, 陈守雨
【申请人】东方宝麟科技发展(北京)有限公司
【公开日】2015年8月26日
【申请日】2015年3月9日