CN109723435B - 确定页岩气藏水平井重复压裂前现地应力场的方法及设备 - Google Patents

确定页岩气藏水平井重复压裂前现地应力场的方法及设备 Download PDF

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CN109723435B CN201811517655.0A CN201811517655A CN109723435B CN 109723435 B CN109723435 B CN 109723435B CN 201811517655 A CN201811517655 A CN 201811517655A CN 109723435 B CN109723435 B CN 109723435B
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Abstract

本发明实施例提供了一种确定页岩气藏水平井重复压裂前现地应力场的方法及设备。所述方法包括:获取水平井多段簇主裂缝干扰应力场,根据岩石力学动态参数及静态参数,确定原始地应力场,根据页岩气藏水平井生产规律,确定孔隙压力降干扰应力场;将上述三个应力场进行叠加,获取现地应力场分布。本发明实施例提供的确定页岩气藏水平井重复压裂前现地应力场的方法及设备,通过考虑缝内净压力分布影响下的多段簇主裂缝干扰应力场,明确单井产量随生产时间变化关系并确定孔隙压力降干扰应力场,可以获得不同段簇主裂缝分布特征和不同生产时间孔隙压力降对现地应力场的影响。

Description

确定页岩气藏水平井重复压裂前现地应力场的方法及设备
技术领域
本发明实施例涉及非常规油气储层增产改造技术领域,尤其涉及一种确定页岩气藏水平井重复压裂前现地应力场的方法及设备。
背景技术
水平井分段压裂改造技术的快速发展使页岩气得到有效开发,其单井产量常表现为初期产量高、递减快、稳产期短的特征。而重复压裂技术是增加页岩气单井产量稳产期、减少递减速率、提高最终可采资源量的有效手段。以美国为例,自2000年以来约600口页岩油气水平井的重复压裂作业可显著提高页岩油气井的产量,有一半的井在重复压裂后的初始产量能达到初次压裂的80%以上,递减率更低。目前重复压裂的主要作用是张开老缝和起裂新缝,而重复压裂前地应力场分布规律是明确裂缝张开或起裂的先决条件,对暂堵重复压裂工艺参数的选取起到决定性作用,进一步达到增能挖潜效果。目前国内外研究学者获取页岩气藏水平井重复压裂前地应力未考虑页岩初次压裂多段簇裂缝干扰及缝内净压力分布对裂缝干扰的影响。因此,建立一种准确可靠的方法认识页岩气藏水平井重复压裂前地应力场分布情况,用来指导页岩气藏水平井重复压裂施工优化设计,就成为业界亟待解决的技术问题。
发明内容
针对现有技术存在的上述问题,本发明实施例提供了一种确定页岩气藏水平井重复压裂前现地应力场的方法及设备。
第一方面,本发明的实施例提供了一种确定页岩气藏水平井重复压裂前现地应力场的方法,包括:获取水平井多段簇主裂缝干扰应力场,根据岩石力学动态参数及静态参数,确定原始地应力场,根据页岩气藏水平井生产规律,确定孔隙压力降干扰应力场;将所述水平井多段簇主裂缝干扰应力场、原始地应力场及孔隙压力降干扰应力场进行叠加,获取现地应力场分布。
进一步地,所述获取水平井多段簇主裂缝干扰应力场,包括:采用每段裂缝的缝内净压力的加权平均值作为缝内净压力值,结合二维裂缝干扰应力场计算方法,获取水平井多段簇主裂缝干扰应力场。
进一步地,所述二维裂缝干扰应力场计算方法,包括:
Figure BDA0001902411890000021
Figure BDA0001902411890000022
σy诱导=μsx诱导z诱导)
Figure BDA0001902411890000023
Figure BDA0001902411890000024
其中,σx诱导、σy诱导及σz诱导分别为x,y,z方向上的干扰应力;pn为裂缝壁面上净压力;r为裂缝中心距离二维空间中干扰应力场研究目标点的距离;r1为裂缝底部距离二维空间中干扰应力场研究目标点的距离;r2为裂缝顶部距离二维空间中干扰应力场研究目标点的距离;θ为二维空间中干扰应力场研究目标点偏离裂缝中心的角度;θ1为二维空间中干扰应力场研究目标点偏离裂缝底部的角度;θ2为二维空间中干扰应力场研究目标点偏离裂缝顶部的角度;c为缝高的一半;μs为静态泊松比。
进一步地,所述采用每段裂缝的缝内净压力的加权平均值作为缝内净压力值,包括:
Figure BDA0001902411890000025
Figure BDA0001902411890000026
Li=i*Lf/n
其中,pn0为最大缝宽处裂缝壁面上净压力;Li为距离井筒的裂缝长度;γ为裂缝内净压力分布指数;G为岩石剪切模量;w为缝长对应的缝宽;Lf为等效缝长;n为缝长分割段数;μs为静态泊松比;pni为第i段裂缝的缝内净压力;pn为裂缝壁面上净压力;Es为静态杨氏模量。
进一步地,所述根据岩石力学动态参数及静态参数,确定原始地应力场,包括:
Figure BDA0001902411890000031
其中,σz为深度H处的垂向应力;ρr(h)为随深度变化的上覆岩体密度;H为压裂层位深度;g为重力加速度;σH和σh分别为最大、最小水平主应力;μs为岩石静态泊松比;KH和Kh分别为最大、最小水平地应力方向的构造应力系数;α为Biot系数;pp为孔隙压力。
进一步地,所述根据页岩气藏水平井生产规律,确定孔隙压力降干扰应力场,包括:
Figure BDA0001902411890000032
Figure BDA0001902411890000033
其中,Pe为原始地层压力;Pwf为井底流压;A和B为二项式产能方程系数;q为产量;qn为归一化拟产量;Gp为累积产气量;t为物质平衡时间;Zi为原始地层孔隙压力下的天然气偏差系数,采用Dranchuk-Abu-Kassem方法获取;Z为当前地层孔隙压力下的天然气偏差系数;G为原始地质储量;Δpp为孔隙压力降低值;P为当前底层压力。
进一步地,所述将所述水平井多段簇主裂缝干扰应力场、原始地应力场及孔隙压力降干扰应力场进行叠加,获取现地应力场分布,包括:
Figure BDA0001902411890000041
其中,σz为深度H处的垂向应力;g为重力加速度;σH和σh分别为最大、最小水平主应力;σ′H和σh′分别为现地应力场的最大、最小水平主应力;σx诱导(i)和σy诱导(i)分别为第i段裂缝在x,y方向上的干扰应力;μs为静态泊松比;α为Biot系数;Δpp为孔隙压力降低值;ρs为静态岩体密度。
第二方面,本发明的实施例提供了一种确定页岩气藏水平井重复压裂前现地应力场的装置,包括:
初始应力场获取模块,用于获取水平井多段簇主裂缝干扰应力场,根据岩石力学动态参数及静态参数,确定原始地应力场,根据页岩气藏水平井生产规律,确定孔隙压力降干扰应力场;
现地应力场获取模块,用于将所述水平井多段簇主裂缝干扰应力场、原始地应力场及孔隙压力降干扰应力场进行叠加,获取现地应力场分布。
第三方面,本发明的实施例提供了一种电子设备,包括:
至少一个处理器;以及
与处理器通信连接的至少一个存储器,其中:
存储器存储有可被处理器执行的程序指令,处理器调用程序指令能够执行第一方面的各种可能的实现方式中任一种可能的实现方式所提供的确定页岩气藏水平井重复压裂前现地应力场的方法。
第四方面,本发明的实施例提供了一种非暂态计算机可读存储介质,非暂态计算机可读存储介质存储计算机指令,计算机指令使计算机执行第一方面的各种可能的实现方式中任一种可能的实现方式所提供的确定页岩气藏水平井重复压裂前现地应力场的方法。
本发明实施例提供的确定页岩气藏水平井重复压裂前现地应力场的方法及设备,通过考虑缝内净压力分布影响下的多段簇主裂缝干扰应力场,明确单井产量随生产时间变化关系并确定孔隙压力降干扰应力场,可以获得不同段簇主裂缝分布特征和不同生产时间孔隙压力降对现地应力场的影响。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做一简单的介绍,显而易见地,下面描述中的附图是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的确定页岩气藏水平井重复压裂前现地应力场的方法流程图;
图2为现有技术提供的典型压裂施工曲线示意图;
图3为本发明实施例提供的页岩长水平段多段簇裂缝干扰应力场变化示意图;
图4为本发明实施例提供的页岩气藏水平井重复压裂前原地应力场与现地应力场对比示意图;
图5为本发明实施例提供的确定页岩气藏水平井重复压裂前现地应力场的装置结构示意图;
图6为本发明实施例提供的电子设备的实体结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。另外,本发明提供的各个实施例或单个实施例中的技术特征可以相互任意结合,以形成可行的技术方案,但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础,当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时,应当认为这种技术方案的结合不存在,也不在本发明要求的保护范围之内。
本发明实施例提供了一种确定页岩气藏水平井重复压裂前现地应力场的方法,参见图1,该方法包括:
101、获取水平井多段簇主裂缝干扰应力场,根据岩石力学动态参数及静态参数,确定原始地应力场,根据页岩气藏水平井生产规律,确定孔隙压力降干扰应力场;具体地,获取岩石力学动态参数及静态参数包括:
岩石力学动态参数通过测井数据(纵波时差、横波时差、泥质含量、密度、孔隙度)解释获取;进一步地,页岩气藏储层中发育的天然裂缝与层理导致测井资料响应产生异常(密度测井、声波测井、电阻率测井等等),可间接反映对动态岩石力学参数的影响。其中动态岩石力学参数计算公式如下:
Figure BDA0001902411890000061
其中,μd为动态泊松比;Δts和Δtp分别为岩石的横波和纵波时差;Ed为动态杨氏模量;ρ为岩石密度。然后,建立岩石力学参数动静态转换关系:静态岩石力学参数通过室内实验同步测试获取,对同一研究目标井层(岩石),其动静态参数(杨氏模量E、泊松比μ)之间存在满足μs=A1+K1μd与Es=A2+K2Ed的转换关系。利用线性回归方法对同一研究目标井层(岩石)的岩石力学参数进行回归,可得到动静态参数转换关系;其中,μs为静态泊松比;μd为动态泊松比;A1和K1分别为动静态泊松比转换关系常数;Es为静态杨氏模量;Ed为动态杨氏模量;A2和K2分别为动静态弹性模量转换关系常数。
102、将所述水平井多段簇主裂缝干扰应力场、原始地应力场及孔隙压力降干扰应力场进行叠加,获取现地应力场分布。
在上述实施例的基础上,本发明实施例中提供的确定页岩气藏水平井重复压裂前现地应力场的方法,所述获取水平井多段簇主裂缝干扰应力场,包括:采用每段裂缝的缝内净压力的加权平均值作为缝内净压力值,结合二维裂缝干扰应力场计算方法,获取水平井多段簇主裂缝干扰应力场。
在上述实施例的基础上,本发明实施例中提供的确定页岩气藏水平井重复压裂前现地应力场的方法,所述二维裂缝干扰应力场计算方法,包括:
Figure BDA0001902411890000071
σy诱导=μsx诱导z诱导) (3)
Figure BDA0001902411890000072
其中,σx诱导、σy诱导及σz诱导分别为x,y,z方向上的干扰应力;pn为裂缝壁面上净压力;r为裂缝中心距离二维空间中干扰应力场研究目标点的距离;r1为裂缝底部距离二维空间中干扰应力场研究目标点的距离;r2为裂缝顶部距离二维空间中干扰应力场研究目标点的距离;θ为二维空间中干扰应力场研究目标点偏离裂缝中心的角度;θ1为二维空间中干扰应力场研究目标点偏离裂缝底部的角度;θ2为二维空间中干扰应力场研究目标点偏离裂缝顶部的角度;c为缝高的一半;μs为静态泊松比。页岩长水平段多段簇裂缝干扰应力场的变化请参见图3,图3中包括:干扰应力差介于0至2MPa阶段301、干扰应力差介于-2至-4MPa阶段302和干扰应力差介于-4至-6MPa阶段303。在图3中,横纵轴的单位为米,在裂缝缝长为0米,水平井筒方向3300米处,干扰应力差最大(超过6MPa),其余位置压力差逐渐减小。
在上述实施例的基础上,本发明实施例中提供的确定页岩气藏水平井重复压裂前现地应力场的方法,所述采用每段裂缝的缝内净压力的加权平均值作为缝内净压力值,包括:
Figure BDA0001902411890000081
Figure BDA0001902411890000082
Li=i*Lf/n (7)
其中,pn0为最大缝宽处裂缝壁面上净压力;Li为距离井筒的裂缝长度;γ为裂缝内净压力分布指数;G为岩石剪切模量;w为缝长对应的缝宽;Lf为等效缝长;n为缝长分割段数;μs为静态泊松比;pni为第i段裂缝的缝内净压力;pn为裂缝壁面上净压力;Es为静态杨氏模量。该实施例中的具体步骤如下:
将给定的等效缝长Lf分割成n等份,当i=0,1,2,3,…,n时,缝长Li=i*Lf/n;给定等效主裂缝最大缝宽值,由式(5-2)和(5-3)计算i=0时的缝内净压力,此时缝长L0=0;由式(5-1)计算i=1,2,3,…,n时的缝内净压力pn,i;将计算的每一等份(i=0,1,2,3,…,n时)所对应的缝内净压力pn,i进行加权平均得到缝内净压力pn,计算公式为式(6)。然后,将计算的缝内净压力pn代入(2)式,联立(3)式和(4)式求得多段簇裂缝应力干扰应力场。
在上述实施例的基础上,本发明实施例中提供的确定页岩气藏水平井重复压裂前现地应力场的方法,所述根据岩石力学动态参数及静态参数,确定原始地应力场,包括:
Figure BDA0001902411890000083
其中,σz为深度H处的垂向应力;ρr(h)为随深度变化的上覆岩体密度;H为压裂层位深度;g为重力加速度;σH和σh分别为最大、最小水平主应力;μs为岩石静态泊松比;KH和Kh分别为最大、最小水平地应力方向的构造应力系数;α为Biot系数;pp为孔隙压力。在此基础上请参见图2,在图2中,a曲线代表致密岩石,b曲线代表微缝高渗岩石,压力增大到F点时进入破裂阶段,此时加入前置液,之后进入加砂阶段,在该阶段加入携砂液,之后进入顶替阶段。在E点顶替阶段结束后就进入停泵阶段,在停泵阶段内裂缝闭合,裂缝闭合在C点处结束,在E点和C点之间包括管内摩阻和净裂缝延伸压力两个阶段。初次压裂施工曲线上裂缝闭合压力pc近似为最小水平主应力σh,进而由式(8-2)确定最小水平地应力方向的构造应力系数Kh。对于页岩水平井,破裂压力计算式表述为pf=3σHz-αppt,可根据初次压裂施工曲线破裂压力数值确定最大水平地应力方向的构造应力系数KH
在上述实施例的基础上,本发明实施例中提供的确定页岩气藏水平井重复压裂前现地应力场的方法,所述根据页岩气藏水平井生产规律,确定孔隙压力降干扰应力场,包括:
Figure BDA0001902411890000091
Figure BDA0001902411890000092
其中,Pe为原始地层压力;Pwf为井底流压;A和B为二项式产能方程系数;q为产量;qn为归一化拟产量;Gp为累积产气量;t为物质平衡时间;Zi为原始地层孔隙压力下的天然气偏差系数,采用Dranchuk-Abu-Kassem方法获取;Z为当前地层孔隙压力下的天然气偏差系数;G为原始地质储量;Δpp为孔隙压力降低值;P为当前底层压力。在(9)式和(10)式之间还存在孔隙压力变化引起水平主应力的改变的情况。具体地,水平主应力的改变如下:
Figure BDA0001902411890000093
其中,ΔσH和Δσh分别为最大和最小水平主应力方向上的应力改变值;α为Biot系数;Δpp为地层孔隙压力降低值。
此外,天然气偏差系数Z采用Dranchuk-Abu-Kassem方法计算,具体包括:
Figure BDA0001902411890000101
采用牛顿迭代法对Z进行迭代计算,其中A1=0.3265,A2=-1.0700,A3=-0.5339,A4=0.01569,A5=-0.05165,A6=0.5457,A7=-0.7361,A8=0.1844,A9=0.1056,A10=0.6134,A11=0.7210。其中,Tpr为对比温度;ρpr为对比密度。
在上述实施例的基础上,本发明实施例中提供的确定页岩气藏水平井重复压裂前现地应力场的方法,所述将所述水平井多段簇主裂缝干扰应力场、原始地应力场及孔隙压力降干扰应力场进行叠加,获取现地应力场分布,包括:
Figure BDA0001902411890000102
其中,σz为深度H处的垂向应力;g为重力加速度;σH和σh分别为最大、最小水平主应力;σ′H和σ′h分别为现地应力场的最大、最小水平主应力;σx诱导(i)和σy诱导(i)分别为第i段裂缝在x,y方向上的干扰应力;μs为静态泊松比;α为Biot系数;Δpp为孔隙压力降低值;ρs为静态岩体密度。
页岩气藏水平井重复压裂前原地应力场与现地应力场的对比效果可以参见图4,图4中包括:垂向应力曲线401、原最小水平主应力曲线402、原最大水平主应力曲线403、现最小水平主应力曲线404和现最大水平主应力曲线405。由图4中可见,深度(单位m)的范围是从2800m到4000m,垂向应力从60MPa变化到63MPa;原最小水平主应力曲线402从52MPa变化到60MPa;原最大水平主应力曲线403从52MPa变化到60MPa;现最小水平主应力曲线404从51MPa变化到60MPa;现最大水平主应力曲线405从51MPa变化到60MPa。由此可见,最大及最小水平主应力的范围稍有扩大,当前的最小水平主应力有较大波动。
本发明实施例提供的确定页岩气藏水平井重复压裂前现地应力场的方法,通过考虑缝内净压力分布影响下的多段簇主裂缝干扰应力场,明确单井产量随生产时间变化关系并确定孔隙压力降干扰应力场,可以获得不同段簇主裂缝分布特征和不同生产时间孔隙压力降对现地应力场的影响。
本发明各个实施例的实现基础是通过具有处理器功能的设备进行程序化的处理实现的。因此在工程实际中,可以将本发明各个实施例的技术方案及其功能封装成各种模块。基于这种现实情况,在上述各实施例的基础上,本发明的实施例提供了一种确定页岩气藏水平井重复压裂前现地应力场的装置,该装置用于执行上述方法实施例中的确定页岩气藏水平井重复压裂前现地应力场的方法。参见图5,该装置包括:
初始应力场获取模块501,用于获取水平井多段簇主裂缝干扰应力场,根据岩石力学动态参数及静态参数,确定原始地应力场,根据页岩气藏水平井生产规律,确定孔隙压力降干扰应力场;
现地应力场获取模块502,用于将所述水平井多段簇主裂缝干扰应力场、原始地应力场及孔隙压力降干扰应力场进行叠加,获取现地应力场分布。
本发明实施例提供的确定页岩气藏水平井重复压裂前现地应力场的装置,采用初始应力场获取模块和现地应力场获取模块,通过考虑缝内净压力分布影响下的多段簇主裂缝干扰应力场,明确单井产量随生产时间变化关系并确定孔隙压力降干扰应力场,可以获得不同段簇主裂缝分布特征和不同生产时间孔隙压力降对现地应力场的影响。
本发明实施例的方法是依托电子设备实现的,因此对相关的电子设备有必要做一下介绍。基于此目的,本发明的实施例提供了一种电子设备,如图6所示,该电子设备包括:至少一个处理器(processor)601、通信接口(Communications Interface)604、至少一个存储器(memory)602和通信总线603,其中,至少一个处理器601,通信接口604,至少一个存储器602通过通信总线603完成相互间的通信。至少一个处理器601可以调用至少一个存储器602中的逻辑指令,以执行如下方法:获取水平井多段簇主裂缝干扰应力场,根据岩石力学动态参数及静态参数,确定原始地应力场,根据页岩气藏水平井生产规律,确定孔隙压力降干扰应力场;将所述水平井多段簇主裂缝干扰应力场、原始地应力场及孔隙压力降干扰应力场进行叠加,获取现地应力场分布。
此外,上述的至少一个存储器602中的逻辑指令可以通过软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时,可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解,本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来,该计算机软件产品存储在一个存储介质中,包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机,服务器,或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。例如包括:获取水平井多段簇主裂缝干扰应力场,根据岩石力学动态参数及静态参数,确定原始地应力场,根据页岩气藏水平井生产规律,确定孔隙压力降干扰应力场;将所述水平井多段簇主裂缝干扰应力场、原始地应力场及孔隙压力降干扰应力场进行叠加,获取现地应力场分布。而前述的存储介质包括:U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM,Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM,Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的,其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的,作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元,即可以位于一个地方,或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下,即可以理解并实施。
通过以上的实施方式的描述,本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现,当然也可以通过硬件。基于这样的理解,上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来,该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中,如ROM/RAM、磁碟、光盘等,包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机,服务器,或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
最后应说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (6)

1.一种确定页岩气藏水平井重复压裂前现地应力场的方法,其特征在于,包括:
获取水平井多段簇主裂缝干扰应力场,根据岩石力学动态参数及静态参数,确定原始地应力场,根据页岩气藏水平井生产规律,确定孔隙压力降干扰应力场;
将所述水平井多段簇主裂缝干扰应力场、原始地应力场及孔隙压力降干扰应力场进行叠加,获取现地应力场分布;
所述获取水平井多段簇主裂缝干扰应力场,包括:
采用每段裂缝的缝内净压力的加权平均值作为缝内净压力值,结合二维裂缝干扰应力场计算方法,获取水平井多段簇主裂缝干扰应力场;
所述将所述水平井多段簇主裂缝干扰应力场、原始地应力场及孔隙压力降干扰应力场进行叠加,获取现地应力场分布,包括:
Figure 141582DEST_PATH_IMAGE001
其中,
Figure 387887DEST_PATH_IMAGE002
为深度H处的垂向应力;g为重力加速度;
Figure 399705DEST_PATH_IMAGE003
Figure 957726DEST_PATH_IMAGE004
分别为最大、最小水平主应力;
Figure 221348DEST_PATH_IMAGE005
Figure 181214DEST_PATH_IMAGE006
分别为现地应力场的最大、最小水平主应力;
Figure 239299DEST_PATH_IMAGE007
Figure 550195DEST_PATH_IMAGE008
分别为第i段裂缝在x,y方向上的干扰应力;
Figure 476563DEST_PATH_IMAGE009
为静态泊松比;
Figure 431880DEST_PATH_IMAGE010
为Biot系数;
Figure 785501DEST_PATH_IMAGE011
为孔隙压力降低值;
Figure 459059DEST_PATH_IMAGE012
为静态岩体密度;
所述二维裂缝干扰应力场计算方法,包括:
Figure 923539DEST_PATH_IMAGE013
(2)
Figure 857997DEST_PATH_IMAGE014
(3)
Figure 523464DEST_PATH_IMAGE015
(4)
其中,
Figure 543373DEST_PATH_IMAGE016
Figure 686909DEST_PATH_IMAGE017
Figure 7032DEST_PATH_IMAGE018
分别为x,y,z方向上的干扰应力;pn为裂缝壁面上净压力;r为裂缝中心距离二维空间中干扰应力场研究目标点的距离;r1为裂缝底部距离二维空间中干扰应力场研究目标点的距离;r2为裂缝顶部距离二维空间中干扰应力场研究目标点的距离;
Figure 843401DEST_PATH_IMAGE019
为二维空间中干扰应力场研究目标点偏离裂缝中心的角度;
Figure 350606DEST_PATH_IMAGE020
为二维空间中干扰应力场研究目标点偏离裂缝底部的角度;
Figure 32254DEST_PATH_IMAGE021
为二维空间中干扰应力场研究目标点偏离裂缝顶部的角度;c为缝高的一半;
Figure 206884DEST_PATH_IMAGE022
为静态泊松比;
所述采用每段裂缝的缝内净压力的加权平均值作为缝内净压力值,包括:
Figure 948575DEST_PATH_IMAGE023
Figure 943075DEST_PATH_IMAGE024
(6)
Li=i*Lf/n
其中,pn0为最大缝宽处裂缝壁面上净压力;Li为距离井筒的裂缝长度;
Figure 553048DEST_PATH_IMAGE025
为裂缝内净压力分布指数;G为岩石剪切模量;
Figure 457550DEST_PATH_IMAGE026
为缝长对应的缝宽;Lf为等效缝长;n为缝长分割段数;
Figure 229197DEST_PATH_IMAGE027
为静态泊松比;pni为第i段裂缝的缝内净压力;pn为裂缝壁面上净压力;Es为静态杨氏模量;
其中,将给定的等效缝长Lf分割成n等份,当i=0,1,2,3,…,n时,缝长Li=i*Lf/n;给定等效主裂缝最大缝宽值,由式(5-2)和(5-3)计算i=0时的缝内净压力,此时缝长L0=0;由式(5-1)计算i=1,2,3,…,n时的缝内净压力pn,i;将计算的每一等份i=0,1,2,3,…,n时所对应的缝内净压力pn,i进行加权平均得到缝内净压力pn,计算公式为式(6),将计算的缝内净压力pn代入(2)式,联立(3)式和(4)式求得多段簇裂缝应力干扰应力场。
2.根据权利要求1所述的确定页岩气藏水平井重复压裂前现地应力场的方法,其特征在于,所述根据岩石力学动态参数及静态参数,确定原始地应力场,包括:
Figure 851940DEST_PATH_IMAGE028
其中,
Figure 24DEST_PATH_IMAGE029
为深度H处的垂向应力;
Figure 883667DEST_PATH_IMAGE030
为随深度变化的上覆岩体密度;H为压裂层位深度;g为重力加速度;
Figure 967160DEST_PATH_IMAGE031
Figure 936253DEST_PATH_IMAGE032
分别为最大、最小水平主应力;
Figure 763395DEST_PATH_IMAGE027
为岩石静态泊松比;
Figure 501544DEST_PATH_IMAGE033
Figure 880573DEST_PATH_IMAGE034
分别为最大、最小水平地应力方向的构造应力系数;
Figure 946749DEST_PATH_IMAGE035
为Biot系数;
Figure 702215DEST_PATH_IMAGE036
为孔隙压力。
3.根据权利要求2所述的确定页岩气藏水平井重复压裂前现地应力场的方法,其特征在于,所述根据页岩气藏水平井生产规律,确定孔隙压力降干扰应力场,包括:
Figure 435816DEST_PATH_IMAGE037
Figure 985746DEST_PATH_IMAGE038
其中,Pe为原始地层压力;Pwf为井底流压;A和B为二项式产能方程系数;q为产量;qn为归一化拟产量;Gp为累积产气量;t为物质平衡时间;Zi为原始地层孔隙压力下的天然气偏差系数,采用Dranchuk-Abu-Kassem方法获取;Z为当前地层孔隙压力下的天然气偏差系数;G为原始地质储量;
Figure 929431DEST_PATH_IMAGE039
为孔隙压力降低值;P为当前底层压力。
4.一种确定页岩气藏水平井重复压裂前现地应力场的装置,其特征在于,包括:
初始应力场获取模块,用于获取水平井多段簇主裂缝干扰应力场,根据岩石力学动态参数及静态参数,确定原始地应力场,根据页岩气藏水平井生产规律,确定孔隙压力降干扰应力场;
现地应力场获取模块,用于将所述水平井多段簇主裂缝干扰应力场、原始地应力场及孔隙压力降干扰应力场进行叠加,获取现地应力场分布;
所述获取水平井多段簇主裂缝干扰应力场,包括:
采用每段裂缝的缝内净压力的加权平均值作为缝内净压力值,结合二维裂缝干扰应力场计算方法,获取水平井多段簇主裂缝干扰应力场;
所述将所述水平井多段簇主裂缝干扰应力场、原始地应力场及孔隙压力降干扰应力场进行叠加,获取现地应力场分布,包括:
Figure 832796DEST_PATH_IMAGE001
其中,
Figure 545537DEST_PATH_IMAGE002
为深度H处的垂向应力;g为重力加速度;
Figure 266369DEST_PATH_IMAGE003
Figure 584435DEST_PATH_IMAGE004
分别为最大、最小水平主应力;
Figure 681704DEST_PATH_IMAGE005
Figure 858739DEST_PATH_IMAGE006
分别为现地应力场的最大、最小水平主应力;
Figure 16050DEST_PATH_IMAGE007
Figure 668749DEST_PATH_IMAGE008
分别为第i段裂缝在x,y方向上的干扰应力;
Figure 179496DEST_PATH_IMAGE009
为静态泊松比;
Figure 601250DEST_PATH_IMAGE010
为Biot系数;
Figure 804829DEST_PATH_IMAGE011
为孔隙压力降低值;
Figure 679244DEST_PATH_IMAGE012
为静态岩体密度;
所述二维裂缝干扰应力场计算方法,包括:
Figure 383895DEST_PATH_IMAGE013
(2)
Figure 801101DEST_PATH_IMAGE014
(3)
Figure 34636DEST_PATH_IMAGE015
(4)
其中,
Figure 537293DEST_PATH_IMAGE016
Figure 248897DEST_PATH_IMAGE017
Figure 910822DEST_PATH_IMAGE018
分别为x,y,z方向上的干扰应力;pn为裂缝壁面上净压力;r为裂缝中心距离二维空间中干扰应力场研究目标点的距离;r1为裂缝底部距离二维空间中干扰应力场研究目标点的距离;r2为裂缝顶部距离二维空间中干扰应力场研究目标点的距离;
Figure 190625DEST_PATH_IMAGE019
为二维空间中干扰应力场研究目标点偏离裂缝中心的角度;
Figure 305212DEST_PATH_IMAGE020
为二维空间中干扰应力场研究目标点偏离裂缝底部的角度;
Figure 961452DEST_PATH_IMAGE021
为二维空间中干扰应力场研究目标点偏离裂缝顶部的角度;c为缝高的一半;
Figure 212305DEST_PATH_IMAGE022
为静态泊松比;
所述采用每段裂缝的缝内净压力的加权平均值作为缝内净压力值,包括:
Figure 53222DEST_PATH_IMAGE040
Figure 264891DEST_PATH_IMAGE041
(6)
Li=i*Lf/n
其中,pn0为最大缝宽处裂缝壁面上净压力;Li为距离井筒的裂缝长度;
Figure 849457DEST_PATH_IMAGE025
为裂缝内净压力分布指数;G为岩石剪切模量;
Figure 95761DEST_PATH_IMAGE026
为缝长对应的缝宽;Lf为等效缝长;n为缝长分割段数;
Figure 107580DEST_PATH_IMAGE027
为静态泊松比;pni为第i段裂缝的缝内净压力;pn为裂缝壁面上净压力;Es为静态杨氏模量;
其中,将给定的等效缝长Lf分割成n等份,当i=0,1,2,3,…,n时,缝长Li=i*Lf/n;给定等效主裂缝最大缝宽值,由式(5-2)和(5-3)计算i=0时的缝内净压力,此时缝长L0=0;由式(5-1)计算i=1,2,3,…,n时的缝内净压力pn,i;将计算的每一等份i=0,1,2,3,…,n时所对应的缝内净压力pn,i进行加权平均得到缝内净压力pn,计算公式为式(6),将计算的缝内净压力pn代入(2)式,联立(3)式和(4)式求得多段簇裂缝应力干扰应力场。
5.一种电子设备,其特征在于,包括:
至少一个处理器、至少一个存储器、通信接口和总线;其中,
所述处理器、存储器、通信接口通过所述总线完成相互间的通信;
所述存储器存储有能够被所述处理器执行的程序指令,所述处理器调用所述程序指令,以执行如权利要求1至4任一项所述的方法。
6.一种非暂态计算机可读存储介质,其特征在于,所述非暂态计算机可读存储介质存储计算机指令,所述计算机指令使所述计算机执行如权利要求1至4中任一项所述的方法。
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