CN105672971A - 一种储层裂缝开启压力、开启次序及注水压力预测方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及油气田勘探开发领域，尤其是一种储层裂缝开启压力、开启次序及注水压力预测方法。本发明利用地质资料、物理实验等确定地质力学模型，在古应力场数值模拟的基础上，借助于岩石破裂准则，古今岩石力学层演化特征，预测不同组系裂缝的现今产状；在现今应力场数值模拟的基础上，结合工区岩石力学层分布规律，采用岩石力学层顶底面寻点法求取不同节点的主应力垂向梯度，综合地应力、裂缝信息，实现了裂缝开启压力、开启次序以及注水压力的反演预测。本发明由严格的数学算法推导组成，对相应的地质信息数字化后，可以利用计算机编程语言开发相应的计算程序，并且预测成本低廉、可操作性强。

Description

一种储层裂缝开启压力、开启次序及注水压力预测方法

技术领域

本发明涉及油气田勘探开发领域，尤其是一种储层裂缝开启压力、开启次序及注水压力预测方法。

背景技术

在裂缝性储层开发过程中，裂缝的开启压力、开启次序以及储层的破裂压力是制定油气开发方案必须考虑的因素，尤其在对储层实施压裂、注水开发等措施时，准确的预测构造裂缝发育规律、储层破裂压力是提高油气采收率、经济效益的重要保证。合理的油气井注水压力往往不能超过油气层的破裂压力，而这一压力条件下又要保证构造裂缝充分开启，最大限度地提高油气采收效益。传统的裂缝开启压力往往基于单个井点的裂缝发育规律实现单个井点裂缝开启压力的预测，而不能在三维平面实现裂缝性储层开发建议的量化研究。

在构造裂缝预测方法中，基于古今应力场数值模拟技术对裂缝的定量评价方法日趋成熟，成为研究储层裂缝分布的有效手段。因此，综合运用古今应力场数值模拟技术，在充分考虑构造裂缝的产状、构造位置的基础上，能够实现对储层裂缝的开启压力-开启次序以及储层合理注水压力进行研究。

发明内容

本发明旨在解决上述问题，提供了一种储层裂缝开启压力、开启次序及注水压力预测方法，它解决了裂缝性储层开发建议无法定量预测的问题。

本发明的技术方案为：一种储层裂缝开启压力、开启次序及注水压力预测方法，具体步骤如下：

第一步确定裂缝形成时期、建立工区地质力学模型

结合工区资料，确定研究区裂缝的形成时期。确定裂缝形成时期的方法应包括以下方法之一：结合工区构造演化、构造应力场演化，分析断层的活动性、活动强度，评价构造演化各个时期的强度，确定裂缝形成时期；通过裂缝充填物分析确定裂缝形成时期；通过裂缝切割关系确定裂缝形成时期；通过岩石声发射确定裂缝形成时期；通过裂缝产状在垂向地层中国的演变规律确定。

通过岩石力学实验获得岩石静态力学参数，或通过测井解释求得岩石动态力学参数，结合工区地质构造建立工区地质力学模型。

第二步不同组系裂缝现今产状预测

古应力场的定向主要依据岩心裂缝、薄片裂缝的观测结果以及成像测井资料，并结合区域活动断裂的产状，断裂的力学性质，地震资料中的褶皱、提取的地震属性以及薄片显微小构造确定主应力的方向。古应力场大小确定可以采用声发射法、数学解析、等效古应力等方法，依据恢复的古构造图以及岩石力学参数建立研究区古地质-力学模型，对研究区的古应力场数值模拟，结合岩石破裂准则预测裂缝不同组系的产状。

结合岩石力学层不同时期的空间变化特征，分析不同组系的裂缝的演化规律，设裂缝形成时期所在平面的单位法向矢量为n′，倾角为α，倾向为β；现今裂缝面的单位法向矢量为n；古岩石力学层所在平面的法向矢量为p₁，现今岩石力学层所在平面的法向矢量为p₂，矢量p₁与矢量p₂所在平面的单位法向矢量为p。

矢量n′在大地坐标系中的三个分量为：

$\left\{\begin{array}{c}{n_x}^{\′}=sin\mathrm{\α}sin\mathrm{\β}\\ {n_y}^{\′}=sin\mathrm{\α}cos\mathrm{\β}\\ {n_z}^{\′}=\cos \mathrm{\α}\end{array}\right.---\left(1\right)$

公式(1)中，(n_x′，n_y′，n_z′)为矢量n′在大地坐标系中三个坐标轴的分量。

矢量n与矢量n′的定量转换关系可以表示为：

$\left[\begin{array}{c}{n}_x\\ n_y\\ n_z\end{array}\right]=T_1\·\left[\begin{array}{c}{n^{\′}}_x\\ {n^{\′}}_y\\ {n^{\′}}_z\end{array}\right]---\left(2\right)$

公式(2)中，(n_x，n_y，n_z)为矢量n在大地坐标系中三个坐标轴的分量。

公式(2)中，旋转矩阵T₁可以表示为：

$T_1=\left[\begin{array}{ccc}(1-{p_x}^2)\cos \mathrm{\ξ}+{p_x}^2& p_x{p}_y(1-\cos \mathrm{\ξ})+p_z\sin \mathrm{\ξ}& p_x{p}_z(1-\cos \mathrm{\ξ})-p_y\sin \mathrm{\ξ}\\ p_x{p}_y(1-\cos \mathrm{\ξ})-p_z\sin \mathrm{\ξ}& (1-{p_y}^2)\cos \mathrm{\ξ}+{p_y}^2& p_y{p}_z(1-\cos \mathrm{\ξ})+p_x\sin \mathrm{\ξ}\\ p_x{p}_z(1-\cos \mathrm{\ξ})+p_y\sin \mathrm{\ξ}& p_y{p}_z(1-\cos \mathrm{\ξ})-p_x\sin \mathrm{\ξ}& (1-{p_z}^2)\cos \mathrm{\ξ}+{p_z}^2\end{array}\right]---\left(3\right)$

公式(3)中，(p_x，p_y，p_z)为矢量p在大地坐标系中三个坐标轴的分量；ξ为矢量p₁与矢量p₂重合的旋转角，(°)。

第三步现今应力场数值模拟、主应力垂向梯度反演

通常采用多种方法对研究区现今地应力方位进行判断，并通过测井、压裂资料以及物理实验计算关键井现今地应力的数值，在此基础上，通过确定岩石力学参数并建立有限元模型，对研究区现今地应力场进行了数值模拟；得到不同节点的现今地应力分布；因为不同岩石力学层顶底面主应力垂向梯度不一致，因此，结合工区岩石力学层分布规律，采用岩石力学层顶底面寻点法求取不同节点的主应力垂向梯度。

所述的岩石力学层顶底面寻点法求取不同节点的主应力垂向梯度(图2)是指根据研究区的小层对比图，对于岩石力学层内部的井点A，首先分别在岩石力学层的顶底面确定节点A的两个垂向投影点A₁、A₂，在此基础上，在A₁、A₂所在的岩石力学层面上寻找离其最近的节点C、B，则对应的节点A的主应力垂向梯度为：

$\left\{\begin{array}{c}{f}_{\mathrm{\σ}1}=\frac{{\mathrm{\σ}}_{HB}-{\mathrm{\σ}}_{HC}}{\left|Z_B-Z_C\right|}\\ f_{\mathrm{\σ}3}=\frac{{\mathrm{\σ}}_{hB}-{\mathrm{\σ}}_{hC}}{\left|Z_B-Z_C\right|}\end{array}\right.---\left(4\right)$

公式(4)中，σ_hB、σ_HB分别为节点B最小、最大主应力，MPa；σ_hC、σ_HC分别为节点C最小、最大主应力，MPa；f_σ1和f_σ3分别为现今最大和最小主应力梯度，MPa/km；Z_B、Z_C分别为节点B、C的埋深，km；求取层内不同节点的f_σ1、f_σ3后，拟合每个岩石力学层内不同深度的节点对应的埋深Z与f_σ1、f_σ3，得到拟合关系式：

$\left\{\begin{array}{c}{f}_{\mathrm{\σ}1}=q_1\·Z+p_1\\ f_{\mathrm{\σ}3}=q_3\·Z+p_3\end{array}\right.---\left(5\right)$

公式(5)中，f_σ1和f_σ3分别为现今最大和最小主应力梯度，MPa/km；Z分别为节点的对应埋深，km；q₁、q₃、p₁、p₃为拟合系数，无量纲。

利用公式(5)，依据岩石力学层顶底面节点的Z坐标，可以求取不同岩石力学层顶底面的f_σ1和f_σ3。

第四步裂缝开启压力-开启次序预测

建立工区裂缝开启压力预测数学模型，数学模型应包含与裂缝的开启压力密切相关的几个因素-裂缝的性质与产状、岩石力学参数、孔隙压力、节点对应的现今地应力大小、方向以及应力梯度等相应地质信息。依据油田开发实践经验不同方向的裂缝开启压力大小不一，因此在储层实施注水开发时，裂缝开启次序也有所不同，常用的不同方向的裂缝开启压力P_k可表示为：

$P_k=\frac{\mathrm{\μ}}{1-\mathrm{\μ}}{\mathrm{H\ρ}}_s\sin \mathrm{\θ}+{\mathrm{H\ρ}}_s\cos \mathrm{\θ}-{\mathrm{H\ρ}}_w+{\mathrm{Hf}}_{\mathrm{\σ}1}\sin \mathrm{\θ}\sin \mathrm{\ψ}+{\mathrm{Hf}}_{\mathrm{\σ}3}\sin \mathrm{\θ}\cos \mathrm{\ψ}---\left(6\right)$

公式(6)中，μ为岩石泊松比；H为构造裂缝埋藏深度，km；θ为裂缝倾角，(°)；ρ_s为岩石密度，g/cm³；ρ_w为地层水密度，g/cm³；f_σ1和f_σ3分别为现今最大和最小主应力梯度，MPa/km；ψ是裂缝走向与水平最大主应力之间的夹角，(°)。

依据公式(6)，可以对储层不同走向的构造裂缝的开启压力进行预测。

第五步裂缝性储层破裂压力及注水压力确定

在油气井水力压裂设计中，依据相关理论或者经验公式预测岩石破裂压力，有利于压裂作业实施。根据工区储层的特点，选取适用于非渗透性岩石破裂压力的H-W公式或适用于高渗透性岩石破裂压力的H-F公式或者适用于低孔低渗储层破裂压力计算模型(公式7)；将已知层位的破裂压力大小作为优化反演的约束条件，综合节点主应力模拟结果、岩石破裂压力、孔隙压力，通过不断地反演拟合使模拟值与实测值最为接近，得到最优拟合结果。

$P_b=\frac{3{\mathrm{\σ}}_h-{\mathrm{\σ}}_H+{\mathrm{\σ}}_t-2Z\·p_o}{1-O_c-2Z}---\left(7\right)$

公式(7)中，σ_h、σ_H分别为最小、最大主应力，MPa；σ_t为岩石单轴抗拉强度，MPa；p_o为孔隙压力，MPa；Z为孔隙弹性常数，无因次；O_c岩石触点孔隙度，％。

公式(7)中，参数Z、O_c很难准确测量，本发明采用多井约束的方法，优化反演储层破裂压力分布规律，具体思路是，将已知层位的破裂压力大小作为优化反演的约束条件，通过不断地反演拟合使模拟值与实测值最为接近，得到最优拟合结果。

结合不同节点的实际埋深，依据公式(8)可计算地下储层的实际破裂压力P_t。

P_t＝P_b+ρ_wgH(8)

在临界储层破裂压力的条件下，裂缝能够得到充分开启，因此针对不同的构造位置，采用不同的注水压力，是提高油气采收率的有效手段。

本发明的有益效果是：本发明利用地质资料、物理实验确定地质力学模型，在古应力场数值模拟的基础上，借助于岩石破裂准则，古今岩石力学层演化特征，预测不同组系裂缝的现今产状；在现今应力场数值模拟的基础上，结合工区岩石力学层分布规律，采用岩石力学层顶底面寻点法求取不同节点的主应力垂向梯度，综合地质信息，实现了裂缝开启压力、开启次序以及注水压力的反演预测。本发明由严格的数学算法推导组成，对相应的地质信息数字化后，可以利用计算机编程语言开发相应的计算程序，实现裂缝性储层开发建议的定量预测。本发明对于储层开发具有较高的实用价值，并且预测成本低廉、可操作性强，预测结果对确定断块合理的部署开发井网、注水压力以及确定注水井与采油井的空间位置关系有一定的指导意义。

附图说明

图1为一种储层裂缝开启压力、开启次序及注水压力预测方法的流程图。

图2为岩石力学层顶底面寻点法求取不同节点的主应力垂向梯度示意图。

图3为铜城断裂带东翼构造位置图。

图4为铜城断裂带东翼阜宁晚期最小主应力分布图。

图5为铜城断裂带东翼阜二段岩心裂缝观测结果图。

图6为铜城断裂带天X33-1井微震点分布图.

图7为铜城断裂带东翼现今水平分布图。

图8为铜城断裂带东翼阜二段裂缝开启压力平面分布图。

图9为铜城断裂带东翼阜二段储层破裂压力平面分布图。

在图4中，负值代表挤压应力，正值代表拉张应力(单位：Pa)。

在图7-a、7-b中，负值代表挤压应力，正值代表拉张应力(单位：MPa)。

在图8中，数值单位：(单位：MPa)。

在图9中，数值单位：(单位：MPa)。

具体实施方式

下面结合附图说明本发明的具体实施方式：

铜城断裂带地处江苏省金湖县境内，构造上位于苏北盆地金湖凹陷中，是划分龙岗-汊涧次凹的盆地内区带级右旋走滑断层(图3)，在平面上，铜城断层表现为一条线状主位移带，主干断层两侧雁列断层发育；空间中，主断层倾向东西摇摆，出现“丝带效应”。该地区主力产油气层为古近系阜宁组二段储层，储层物性差，岩性以低渗透粉砂岩为主，裂缝在油气渗流中起至关重要的作用。

第1步确定裂缝形成时期、建立工区地质力学模型。

铜城地区构造活动高强点为阜宁晚期，该时期活动断裂走向为近东西向，结合岩心裂缝观测结果(图5-a)，铜城断裂带构造演化，分析断层的活动性，评价构造演化各个时期的强度，确定研究区的主要造缝期。由于吴堡运动，已形成的生长断层进一步活动。自阜一期至阜四期断层活动速率逐渐增强，在阜四期达到最高值，即阜四期断层活动性最强；戴南期、三垛期断层活动性逐渐减弱，因此，基本确定研究区的主要造缝期为阜宁晚期。结合岩石力学实验结果，选取古今应力场模拟的力学参数如表1所示，建立工区地质力学模型。

表1铜城断裂带阜二段应力场数值模拟力学参数

第2步不同组系裂缝现今产状预测。

对铜城断裂带阜宁晚期古应力场的定向主要依据岩心、薄片裂缝的观测结果并结合造缝期活动断裂的产状、断裂的力学性质确定主应力的方向。根据铜城断裂带阜宁晚期活动断裂走向玫瑰花图以及对铜城断裂带岩心裂缝定向得到的铜城断裂带东翼阜二段裂缝走向玫瑰花图，确定阜宁晚期最小主应力为近南北向的拉张应力，最大主应力为垂直方向，主要由重力应力产生。古应力场大小确定采用一种等效古应力，即按照岩石破裂准则判断，现今应力场中，岩石不会产生明显的宏观破裂，同时古应力场作用下形成的裂缝还存在应力释放效应，因此现今地应力主要使已有的裂缝进一步延伸、扩张，一般不再形成新的裂缝，但可能会形成少量的微裂纹。等效古应力的确定主要是在确保应力类型与形成裂缝的应力类型一致的前提下，以单井储层裂缝参数为约束条件，结合地应力与储层裂缝参数之间的关系，通过不断地反演、拟合来实现，最终确定在铜城断裂带东翼模型的南北边界施加4.5MPa的拉张应力，东西边界施加1.5MPa拉张应力，垂向应力通过设置重力加速度由ANSYS软件自动生成，对古应力场定时、定向、定量后，对研究区的古应力场数值模拟(图4，负值代表挤压应力，正值代表拉张应力)。

通过古应力场数值模拟，结合岩心、薄片观测结果，选择合适的破裂准则，依据岩石力学实验结果求取相应的岩石力学参数，可以得到古裂缝的产状，采用公式(1)-(3)得到不同组系裂缝的现今产状。

第3步现今应力场数值模拟、主应力垂向梯度反演。

在发明中，主要通过岩心声速实验以及微地震监测法确定井点现今地应力的方向；通过压裂资料计算井点现今地应力的大小。

3.1岩心声速实验确定现今地应力方向

岩石在三向挤压应力作用下，当岩心脱离地下应力状态时，应力释放使岩石内部形成许多定向分布的微小裂隙，导致声波在岩心不同方向上传播速度不同，出现明显的声速各向异性。沿最大主应力方向，声波传播速度最慢；沿最小主应力方向，声波传播速度最快。引起岩心声速各向异性的原因有很多，一般认为岩心声速幅度差大于3％时，便可认为声速差异性由地应力引起。

分别对乔1井、吴101X1井进行岩心声速实验，吴101X1井岩心相对标志线130°方向声速最大，声速为4512m/s；40°方向声速最小，声速为4077m/s；岩心波速幅度差分别为10.13％、13.53％，认为岩心声速实验结果可以用来确定地应力方向。在古地磁定向中，将磁偏角取为NNW5°31′，乔1井最小波速与标志线夹角70°，古地磁法、岩层产状法确定最大主应力方向分别为NE59.2°、NE50.0°；吴101X1井最小波速与标志线夹角40°，古地磁法、岩层产状法确定最大主应力方向分别为NE49.7、NE41.8°。

3.2微地震监测确定现今地应力方向

微地震监测人工裂缝技术常用于测试深部的地应力信息，测试结果代表了地下较大范围的地应力信息，被认为是目前现今地应力测试的有效方法。统计研究区3口井5个层位的微地震检测报告，如图6所示，对天X33-1井微地震监测，得到阜二段(2477.5m～2486.4m)微震点分布。

研究区目的层位5次水力压裂产生的裂缝均为张性破裂，并以垂直缝为主，由此断定铜城地区现今地应力类型为Ⅰa类型，即最大主应力近垂直方向，中间主应力、最小主应力近水平方向，其中，最大水平主应力方向在NEE64.5°-NEE81.0°之间。通过压裂施工曲线，计算了不同层位的现今地应力大小，水平最大主应力(中间主应力)在33.8MPa-38.5MPa之间，水平最小主应力在22.0MPa-28.9MPa之间。

3.3邻区现今地应力信息

统计工区附近卞东、闵桥、杨家坝以及石-桥地区不同层位的现今水平地应力信息(表2)，为合理确定本区现今地应力提供参考依据。

表2金湖凹陷不同地区现今地应力统计结果

3.4现今地应力数值模拟

岩石物理实验、现场监测仅能得到井点附近一定范围内的地应力信息，借助ANSYS软件对铜城断裂带阜二段现今地应力场进行有限元模拟。利用阜二段构造图建立研究区地质模型，模拟阜二段地层总厚度为120m；参考岩石力学实验结果，对不同属性的单元体赋予不同的岩石力学参数，建立研究区力学模型，如表1所列；结合压裂资料以及岩心声速实验，确定现今水平最大主应力为NEE79°挤压应力，大小为37MPa；水平最小主应力为NNW349°的挤压应力，大小为25MPa；定义模型自身的重量，为了保证模型计算收敛，在地质模型的底面施加Z方向的约束。

3.4.1现今最小主应力

阜二段现今最小主应力变化范围在21MPa～28MPa之间；靠近断层的构造高部位表现为低值，介于21MPa～23MPa之间，在断层附近主应力的方向发生5°～10°的改变(图7-a，7-c)。

3.4.2现今中间主应力

阜二段现今中间主应力变化范围在30MPa～40MPa之间；靠近断层的构造高部位表现为低值，介于30MPa～34MPa之间(图7-b，7-d)。

3.4.3现今最大主应力

阜二段现今最大主方向主要为铅直方向，变化范围在33MPa～68MPa之间，这与该区阜二段地层构造高差大密切相关。

3.4.4现今地应力模拟结果对比验证

现今地应力场的模拟结果是裂缝开启压力、储层破裂压力准确预测的关键，对比油气井实测结果与现今应力场模拟结果，发现两者基本吻合(表3)，因此，可以认为数值模拟结果反映了铜城断裂带阜二段现今地应力的实际情况。

表3铜城断裂带东翼实测结果与现今应力场数值模拟对比

因为不同岩石力学层顶底面主应力垂向梯度不一致，因此，结合工区岩石力学层分布规律，采用岩石力学层顶底面寻点法求取不同节点的主应力垂向梯度。利用公式(4)-(5)，可以求取不同岩石力学层顶底面、层内的f_σ1和f_σ3。反演结果表明，f_σ1的范围集中在24-28MPa/km，f_σ3的范围集中在13-16MPa/km。

第4步裂缝开启压力-开启次序预测。

裂缝的开启压力与裂缝的性质、产状以及现今地应力分布、孔隙压力等诸多因素密切相关，不同方向的裂缝开启压力大小不一，因此在储层实施注水开发时，裂缝开启次序也有所不同，选取公式(6)表征不同方向的裂缝开启压力P_k。

依据公式(6)，对铜城断裂带阜二段储层不同走向的构造裂缝的开启压力进行预测。受北东东向水平最大主应力的影响，北东东向裂缝开启压力低于南东东向裂缝，在注水开发过程中优先开启；裂缝的开启压力在靠近断层的构造高部位为低值，在构造低部位为高值(图8)。根据裂缝的开启压力，在不同油气区块制定合适的注水压力，是提高油气采收率的有效手段。

第5步裂缝性储层破裂压力及注水压力确定。

在油气井水力压裂设计中，依据相关理论或者经验公式预测岩石破裂压力，有利于压裂作业实施。实践表明，H-W公式适用于非渗透性岩石破裂压力的计算，H-F公式则适用于高渗透性岩石破裂压力的计算，两个公式均与阜二段储层低孔低渗的实际情况不相符，本发明采用公式(7)计算P_b。

公式(7)中，参数Z、O_c很难准确测量，本发明采用多井约束的方法，优化反演储层破裂压力分布规律，具体思路是，将已知6个层位的破裂压力大小作为优化反演的约束条件，通过不断地反演拟合使模拟值与实测值最为接近，得到最优拟合结果，如图9所示。

图9中，铜城断裂带阜二段储层的破裂压力集中分布在35MPa～54MPa，在构造高部位，储层破裂压力为低值，介于40MPa～46MPa之间，通过压裂实测与模拟预测结果对比(表4)，两者之间的相对误差在10％以内，认为反演结果准确可靠。

表4铜城断裂带阜二段储层破裂压力模拟结果验证

结合阜二段储层的实际埋深，依据公式(8)可计算地下储层的实际破裂压力P_t。

目前，阜二段储层油气开发主要集中在靠近断层的构造高部位，储层埋深在1850m～2350m之间，由公式(8)可以求得地下储层的实际破裂压力介于53MPa～64MPa之间。

上面以举例方式对本发明进行了说明，但本发明不限于上述具体实施例，凡基于本发明所做的任何改动或变型均属于本发明要求保护的范围。

Claims (2)

1.一种储层裂缝开启压力、开启次序及注水压力预测方法，所述的步骤如下：

第一步确定裂缝形成时期、建立工区地质力学模型；

结合工区资料，确定研究区裂缝的形成时期，确定裂缝形成时期的方法应包括以下方法之一：结合工区构造演化、构造应力场演化，分析断层的活动性、活动强度，评价构造演化各个时期的强度，确定裂缝形成时期；通过裂缝充填物分析确定裂缝形成时期；通过裂缝切割关系确定裂缝形成时期；通过岩石声发射确定裂缝形成时期；通过裂缝产状在垂向地层中国的演变规律确定；然后通过岩石力学实验获得岩石静态力学参数，或通过测井解释求得岩石动态力学参数，结合工区地质构造建立工区地质力学模型；

第二步不同组系裂缝现今产状预测；

古应力场的定向主要依据岩心裂缝、薄片裂缝的观测结果以及成像测井资料，并结合区域活动断裂的产状，断裂的力学性质，地震资料中的褶皱、提取的地震属性以及薄片显微小构造确定主应力的方向；古应力场大小确定可以采用声发射法、数学解析、等效古应力等方法，依据恢复的古构造图以及岩石力学参数建立研究区古地质-力学模型，对研究区的古应力场数值模拟，结合岩石破裂准则预测裂缝不同组系的产状；结合岩石力学层不同时期的空间变化特征，分析不同组系的裂缝形成后的演化规律；

第三步现今应力场数值模拟、主应力垂向梯度反演；

采用多种方法对研究区现今地应力方位进行判断，并通过测井、压裂资料以及物理实验计算关键井现今地应力的数值，在此基础上，通过确定岩石力学参数并建立有限元模型，对研究区现今地应力场进行了数值模拟；得到不同节点的现今地应力分布；因为不同岩石力学层顶底面主应力垂向梯度不一致，结合工区岩石力学层分布规律，采用岩石力学层顶底面寻点法求取不同节点的主应力垂向梯度；

第四步裂缝开启压力-开启次序预测

依据油田勘探开发实践，建立工区裂缝开启压力预测数学模型，数学模型应包含与裂缝的开启压力密切相关的几个因素-裂缝的性质与产状、岩石力学参数、孔隙压力、节点对应的现今地应力大小、方向以及应力梯度等地质信息；

第五步裂缝性储层破裂压力及注水压力确定；

根据工区储层的特点，选取适用于非渗透性岩石破裂压力的H-W公式或适用于高渗透性岩石破裂压力的H-F公式或者适用于低孔低渗储层破裂压力计算模型(公式7)；将已知层位的破裂压力大小作为优化反演的约束条件，综合节点主应力模拟结果、岩石破裂压力、孔隙压力，通过不断地反演拟合使模拟值与实测值最为接近，得到最优拟合结果；

$P_b=\frac{3{\mathrm{\σ}}_h-{\mathrm{\σ}}_H+{\mathrm{\σ}}_t-2Z\·p_o}{1-O_c-2Z}---\left(7\right)$

公式(7)中，σ_h、σ_H分别为最小、最大主应力，MPa；σ_t为岩石单轴抗拉强度，MPa；p_o为孔隙压力，MPa；Z为孔隙弹性常数，无因次；O_c岩石触点孔隙度，％；

结合不同节点的实际埋深，依据公式(8)可计算地下储层的实际破裂压力P_t：

P_t＝P_b+ρ_wgH(8)

在临界储层破裂压力的条件下，裂缝能够得到充分开启，针对不同的构造位置，采用不同的注水压力。

2.根据权利要求1所述的一种储层裂缝开启压力、开启次序及注水压力预测方法，其特征在于：

所述的岩石力学层顶底面寻点法求取不同节点的主应力垂向梯度(图2)，原理如下：根据研究区的小层对比图，对于岩石力学层内部的井点A，首先分别在岩石力学层的顶底面确定节点A的两个垂向投影点A₁、A₂，在此基础上，在A₁、A₂所在的岩石力学层面上寻找离其最近的节点B、C，则对应的节点A的主应力垂向梯度为：

$\left\{\begin{array}{c}{f}_{\mathrm{\σ}1}=\frac{{\mathrm{\σ}}_{HB}-{\mathrm{\σ}}_{HC}}{|Z_B-Z_C|}\\ f_{\mathrm{\σ}3}=\frac{{\mathrm{\σ}}_{hB}-{\mathrm{\σ}}_{hC}}{|Z_B-Z_C|}\end{array}\right.---\left(4\right)$

公式(4)中，σ_hB、σ_HB分别为节点B最小、最大主应力，MPa；σ_hC、σ_HC分别为节点C最小、最大主应力，MPa；f_σ1和f_σ3分别为现今最大和最小主应力梯度，MPa/km；Z_B、Z_C分别为节点B、C的埋深，km；求取层内不同节点的f_σ1、f_σ3后，拟合每个岩石力学层内不同深度的节点对应的埋深Z与f_σ1、f_σ3，得到拟合关系式：

$\left\{\begin{array}{c}{f}_{\mathrm{\σ}1}=q_1\·Z+p_1\\ f_{\mathrm{\σ}3}=q_3\·Z+p_3\end{array}\right.---\left(5\right)$

公式(5)中，f_σ1和f_σ3分别为现今最大和最小主应力梯度，MPa/km；Z分别为节点的对应埋深，km；q₁、q₃、p₁、p₃为拟合系数，无量纲；

利用公式(5)，依据岩石力学层顶底面节点的Z坐标，可以求取不同岩石力学层顶底面的f_σ1和f_σ3。