CN114542043A - 基于压裂液粘度优化改进岩层压裂增渗的方法及装置 - Google Patents

基于压裂液粘度优化改进岩层压裂增渗的方法及装置 Download PDF

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CN114542043A CN202210455058.XA CN202210455058A CN114542043A CN 114542043 A CN114542043 A CN 114542043A CN 202210455058 A CN202210455058 A CN 202210455058A CN 114542043 A CN114542043 A CN 114542043A
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    • E21B43/00—Methods or apparatus for obtaining oil, gas, water, soluble or meltable materials or a slurry of minerals from wells
    • E21B43/25—Methods for stimulating production
    • E21B43/26—Methods for stimulating production by forming crevices or fractures
    • E21B43/267—Methods for stimulating production by forming crevices or fractures reinforcing fractures by propping

Abstract

本发明涉及一种基于压裂液粘度优化改进岩层压裂增渗的方法及装置，属于油气井技术领域。本发明方法步骤为：S1：选取至少两种不同粘度的压裂液；S2：设计高、低压裂液的注入时间间隔；S3：设计不同时间段内合适的注入流量；S4：按照参数交替注入不同粘度的压裂液；S5：根据压裂的实时监测数据不断优化压裂工艺设计。本发明方法装置为：包括高粘度压裂液箱、低粘度压裂液箱，以及压裂液供给系统，高粘度压裂液箱内置有高粘度压裂液，低粘度压裂液箱内置有低粘度压裂液，高粘度压裂液和低粘度压裂液分别通过压裂液供给系统向井筒间歇性注入不同粘度的压裂液。本发明可以提升压裂工艺在岩层中产生的裂隙数量密度，达到更强的增渗效果。

Description

基于压裂液粘度优化改进岩层压裂增渗的方法及装置
技术领域
本发明涉及一种基于压裂液粘度优化改进岩层压裂增渗的方法及装置，属于油气井技术领域。
背景技术
压裂增渗技术的应用广泛于诸如油气开发领域，特别是低渗、超低渗储层的增渗，比如：页岩油气、煤层气、致密气的开发。压裂增渗的原理是：通过向岩层注入压裂液，克服围压和岩石断裂韧性做功，撑开一条或若干条人工裂隙，形成流动优势通道，达到增加渗透率的目的。为保持人工裂隙不在围压作用下闭合，常伴随压裂液注入支撑剂以支撑裂隙面使其保持足够大的宽度。压裂导致的人工裂隙越密集，则渗透率越高，增渗效果越好。
压裂产生的人工裂缝大多认为是直接或间接地由压强导致。压强直接导致I型（张开型）裂隙，因为压强垂直作用在裂隙面上，增加压强则逐步撑开裂隙面，最终导致裂隙向前延伸；压强与围压、其他天然/人工裂隙等作用也可以间接产生II或III型（滑开型或撕开型）裂隙；因为在未形成I型裂隙时，压强已经改变了岩体内的应力场，当岩体内某点的应力大于强度极限时，该点将先于裂隙尖端破坏，形成II或III型裂隙。
当前的压裂增渗技术未完全开发利用压裂液粘度形成复杂裂隙的潜力。压裂液作用于岩石上完整的力需要表示为压强和切应力，切应力既包括光滑裂隙面上的摩擦力，也包括粗糙面、弯折裂隙面内的流动阻力。当计及岩体自身内部孔隙时，切应力表现为整个岩体内部的流动阻力。通过调整压裂液的粘度和注入流量，可以控制流动阻力与岩体围压、强度极限等物理力学量平衡，继续增加流量则导致裂隙面破裂。当岩体几何构形确定之后，这种切应力主要由压裂液粘度和流量确定，所以本发明通过改变压裂液粘度和流量达到增渗的目的。
发明内容
针对岩层压裂增渗技术未完全开发压裂液粘度形成裂隙潜力的问题，提出一种基于压裂液粘度优化改进岩层压裂增渗的方法及装置，依据压裂液-岩体作用的切应力引起的应力场，通过调整注入流量和压裂液粘度，充分发挥压裂液粘性的作用，在裂隙面上产生新的裂隙，最终达到增加岩层渗透率的目的。
本发明所述的基于压裂液粘度优化改进岩层压裂增渗的方法，包括如下步骤：
S1：选取至少两种不同粘度的压裂液：包括如下小步：
S11：通过测井技术获得岩层的物理力学参数的平均值，其中：
物理力学参数包括岩层内部弱面的特征间距
Figure 736071DEST_PATH_IMAGE001
、拉伸强度
Figure 33192DEST_PATH_IMAGE002
、裂隙宽度
Figure 95826DEST_PATH_IMAGE003
、 岩体的渗透率
Figure 111186DEST_PATH_IMAGE004
、孔隙度
Figure 986476DEST_PATH_IMAGE005
；
S12：选取某一指定粘度
Figure 528316DEST_PATH_IMAGE006
的压裂液，通过首次压裂获取起裂的压强
Figure 496272DEST_PATH_IMAGE007
和注入流 量
Figure 733349DEST_PATH_IMAGE008
，估算裂隙内压裂液的流速；
S13：指定粘度
Figure 648216DEST_PATH_IMAGE006
为平均粘度，得到至少两种不同粘度的压裂液，包括如下具体步 骤：
S131：裂隙面上切应力的大小与压裂液流速、粘度、裂隙宽度和渗透率有关，则裂隙面上切应力表示为：
Figure 185507DEST_PATH_IMAGE009
（1）
式中：
Figure DEST_PATH_IMAGE010
为动力粘度；
Figure 557320DEST_PATH_IMAGE011
为流速；
Figure 547273DEST_PATH_IMAGE003
为裂隙宽度；
Figure 62568DEST_PATH_IMAGE012
为裂隙面的渗透率，流动为层 流时则表示为
Figure DEST_PATH_IMAGE013
；常数
Figure 454366DEST_PATH_IMAGE014
为表示裂隙面粗糙、弯折程度的修正系数，通过室内物理 模拟实验获得；
S132：岩体中广泛存在特征间距为
Figure 967387DEST_PATH_IMAGE001
的弱面，则切应力在岩体引起的水平方向的 拉应力大小估算公式为：
Figure 303691DEST_PATH_IMAGE015
（2）
式中：
Figure 262157DEST_PATH_IMAGE016
为压裂液切应力差；压裂液粘度和流速组成组合量，代表调整压裂液粘 度差和调整注入流量都能达到增加岩体所受拉应力的结果；
S133：由于压裂液质量守恒，在高、低粘度压裂液界面处的流速变化不大，上式变为：
Figure 305200DEST_PATH_IMAGE017
（3）
S134：岩体内部流动阻力引起的拉应力估算公式为：
Figure 317018DEST_PATH_IMAGE018
（4）
式中：
Figure 750404DEST_PATH_IMAGE019
为岩体的孔隙度；
Figure 810764DEST_PATH_IMAGE020
为岩体的渗透率；
Figure 36209DEST_PATH_IMAGE021
为岩体内压裂液流速；
Figure 687770DEST_PATH_IMAGE022
为 两种压裂液的平均动力粘度；
S135：两种形式的拉应力同时作用于特征间距为 L 的力学性质弱面，当克服围压和弱面结合应力时，弱面发生破坏：
Figure 378427DEST_PATH_IMAGE023
（5）
式中：
Figure 304795DEST_PATH_IMAGE024
和
Figure 56850DEST_PATH_IMAGE025
分别为垂直于弱面的压应力和弱面的拉伸强度；
S2：设计高、低压裂液的注入时间间隔：包括如下小步：
S21：通过对压裂的实时检测估算的改造区域体积SRV，估算压裂裂隙包络面的面积A ≈ SRV 2/3；
S22：根据压裂裂隙包络面的面积、注入流量和岩层弱面特征间距设计压裂液注入 时间间隔
Figure 551416DEST_PATH_IMAGE026
；
S3：根据首次压裂参数、所选取的压裂液粘度设计不同时间段内合适的注入流量，包括如下小步：
S31：在管道安全允许下，通过流量、粘度组合无量纲参数设计最大、最小流量；
S32：当注入高粘度压裂液时使用小流量，反之使用大流量；
S4：按照步骤S1至步骤S4的参数交替注入不同粘度的压裂液。
优选地，所述步骤S131中，裂隙面上切应力的计算，还包括如下前置步骤：
S1311：裂隙面内压裂液所受压强与切应力的受力分析，当压裂液稳定流动时，根据 x 方向受力平衡得知：
Figure 84029DEST_PATH_IMAGE027
（a）
所以：
Figure 486191DEST_PATH_IMAGE028
（b）
S1312：压裂液所受切应力的方向与流动方向相反，由于是反作用力，岩体所受切应力大小相等、方向与流动方向相同；
根据达西定律，公式（b）进一步写为：
Figure 794551DEST_PATH_IMAGE029
（c）
流动为层流且裂隙面相对平整时，渗透率则表示为
Figure 319073DEST_PATH_IMAGE030
；
S1313：考虑到不同类型岩体的裂隙面粗糙、弯折程度不同，通过室内物理模拟实 验引入修正系数
Figure 479927DEST_PATH_IMAGE031
，得到：
Figure 420201DEST_PATH_IMAGE032
（d）。
优选地，所述步骤S132中，拉应力大小估算公式，还包括如下前置步骤：
S1321：在低粘度压裂液和高粘度压裂液界面附近，粘度差导致切应力改变，进一步导致界面附近岩体内部的拉应力发生变化；
S1322：选取一部分岩体为研究对象，该部分岩体的长度和高度选取分别满足：拉 应力沿长度和宽度不再发生变化，分别记为
Figure 474745DEST_PATH_IMAGE033
和
Figure 904589DEST_PATH_IMAGE034
，二者在量级上相同，通过受力分 析可得拉应力和切应力差在同一个量级上：
Figure 21581DEST_PATH_IMAGE035
（A）
S1323：同一裂隙面内可人为改变的物理量只有流速和粘度，所以：
Figure 93442DEST_PATH_IMAGE036
（B）。
优选地，所述步骤S1321中，低粘度压裂液和高粘度压裂液，两者粘度的不同取决于添加支撑剂剂量的不同。
优选地，所述步骤S31中，通过流量、粘度组合无量纲参数设计的最大流量不低于
Figure 438710DEST_PATH_IMAGE037
；
通过流量、粘度组合无量纲参数设计的最小流量不低于
Figure 914822DEST_PATH_IMAGE038
；
式中：
Figure 174902DEST_PATH_IMAGE039
和
Figure 456979DEST_PATH_IMAGE040
分别是压裂液的最大和最小动力粘度值。
优选地，所述步骤S4中，参数交替注入不同粘度的压裂液，还包括如下后置步骤：
S5：根据压裂的实时监测数据不断优化压裂工艺设计。
优选地，所述步骤S5，根据压裂的实时监测数据不断优化压裂工艺设计，具体包括如下小步：
当压裂进行持续若干时间间隔后，通过步骤S1至步骤S4获得裂隙延伸一段距离之后的各项参数，重新制定压裂工艺参数。
优选地，所述步骤S11中，岩层的选取范围涵盖煤岩、页岩、致密岩。
本发明方法的有益效果是：通过改进的压裂增渗方法能够进一步提升压裂工艺在岩层中产生的裂隙数量密度，达到更强的增渗效果；将本发明应用于常规和非常规油气开发中，可以通过更高的储层渗透率达到增产的效果，提高经济效益。
本发明所述的基于压裂液粘度优化改进岩层压裂增渗的装置，包括高粘度压裂液箱、低粘度压裂液箱，以及压裂液供给系统，高粘度压裂液箱内置有高粘度压裂液，低粘度压裂液箱内置有低粘度压裂液，高粘度压裂液和低粘度压裂液分别通过压裂液供给系统向井筒间歇性注入不同粘度的压裂液；其中：
压裂液供给系统包括位于高粘度压裂液箱和低粘度压裂液箱内的泵、压力表、流量表、伺服稳压器，以及位于两个伺服稳压器之间的计时控制阀门。
优选地，所述压裂液供给系统的操作步骤如下：
a.通过步骤S1选取压裂液，分别放入高粘度压裂液箱和低粘度压裂液箱；
b.通过步骤S2设置计时控制阀门的时间间隔；
c.通过步骤S3分别设置两台伺服稳压器的流量；
d.开启两台泵、伺服稳压器，待泵和伺服稳压器工作稳定后，开启计时控制阀门，向井筒交替注入高、低粘度的压裂液；
e.待压裂结束，顺序关闭计时控制阀门、伺服稳压器、泵。
本发明装置的有益效果是：通过改进的压裂增渗装置能够直观的得到最佳的压裂液粘度配比，加快了裂隙面形成的时间，结构简单、使用便捷。
附图说明
图1是本发明方法的流程原理框图。
图2是本发明装置的结构示意图。
图3是压裂液的压强与切应力的受力分析图。
图4是岩体弱面拉应力的受力分析图。
图5是本发明装置的结构原理框图。
图中：1、岩体；2、弱面；3、低粘度压裂液；4、高粘度压裂液；5、压裂液界面；6、流动方向；7、低粘度流体切应力；8、高粘度流体切应力。
具体实施方式
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。
实施例1：
如图1所示，本发明所述的基于压裂液粘度优化改进岩层压裂增渗的方法，包括以下步骤：
S1：选取至少两种不同粘度的压裂液。具体包括：通过测井获得岩层物理力学参数的平均值；通过首次压裂获取某一指定粘度压裂液的起裂压强和流量；根据这些参数确定至少两种不同粘度的压裂液。
S2：设计高、低压裂液的注入时间间隔。具体包括：通过对压裂的实时检测估算的改造区域体积，估算压裂裂隙包络面的面积；根据压裂裂隙包络面的面积、注入流量和岩层弱面特征间距设计压裂液注入时间间隔。
S3：设计不同时间段内合适的注入流量。具体包括：在管道安全允许下，通过流量、粘度组合无量纲参数设计最大、最小流量，当注入高粘度压裂液时使用小流量，反之使用高流量。
S4：按照步骤S1至步骤S4的参数交替注入不同粘度的压裂液。
S5：根据压裂的实时监测数据不断优化压裂工艺设计。
本发明依据压裂液-岩体作用的切应力引起的应力场，通过调整注入流量和压裂液粘度，充分发挥压裂液粘性的作用，在裂隙面上产生新的裂隙。基于这种方法，最终达到增加岩层渗透率的目的。
实施例2：
图2为裂隙面上切应力致裂原理的示意图，高粘度压裂液4、低粘度压裂液3一前一后在裂隙面内流动，在岩体1壁面产生切应力。
由于两种压裂液流速几乎相同，高粘度流体切应力8大于低粘度流体切应力7，在两种压裂液界面5处存在切应力差，切应力差进一步在岩体1内部形成沿流动方向6的拉应力；继续注入压裂液，压裂液界面5向前流动，当压裂液界面5移动至岩体的弱面2时，如果拉应力足够克服围压和弱面结合力，将沿弱面形成新的裂隙面。通过增加压裂液粘度差和注入流量可以提高压裂液界面附近的切应力差，从而提高岩体内的拉应力，使弱面更容易形成裂隙。
裂隙面上切应力的大小与压裂液流速、粘度、裂隙宽度和渗透率有关，则裂隙面上切应力表示为：
Figure 361481DEST_PATH_IMAGE009
（1）
式中：
Figure 133128DEST_PATH_IMAGE041
为动力粘度；
Figure 254406DEST_PATH_IMAGE011
为流速；
Figure 136911DEST_PATH_IMAGE003
为裂隙宽度；
Figure 692657DEST_PATH_IMAGE042
为裂隙面的渗透率，流动为 层流时则表示为
Figure 900785DEST_PATH_IMAGE013
；常数
Figure 745244DEST_PATH_IMAGE014
为表示裂隙面粗糙、弯折程度的修正系数，通过室内物 理模拟实验获得；
岩体中广泛存在特征间距为
Figure 369123DEST_PATH_IMAGE001
的弱面，则切应力在岩体引起的水平方向的拉应力 大小估算公式为：
Figure 372851DEST_PATH_IMAGE015
（2）
式中：
Figure 854343DEST_PATH_IMAGE016
为压裂液切应力差；压裂液粘度和流速组成组合量，代表调整压裂液粘 度差和调整注入流量都能达到增加岩体所受拉应力的结果；
由于压裂液质量守恒，在高、低粘度压裂液界面处的流速变化不大，上式变为：
Figure 310732DEST_PATH_IMAGE017
（3）
岩体内部流动阻力引起的拉应力估算公式为：
Figure 738302DEST_PATH_IMAGE018
（4）
式中：
Figure 471903DEST_PATH_IMAGE019
为岩体的孔隙度；
Figure 21833DEST_PATH_IMAGE020
为岩体的渗透率；
Figure 434360DEST_PATH_IMAGE021
为岩体内压裂液流速；
Figure 305102DEST_PATH_IMAGE022
为 两种压裂液的平均动力粘度；
两种形式的拉应力同时作用于特征间距为 L 的力学性质弱面，当克服围压和弱面结合应力时，弱面发生破坏：
Figure 17843DEST_PATH_IMAGE023
（5）
式中：
Figure 614040DEST_PATH_IMAGE024
和
Figure 45022DEST_PATH_IMAGE025
分别为垂直于弱面的压应力和弱面的拉伸强度。
需要说明的是：上述公式（3）的原理如下：
裂隙面内压裂液所受压强与切应力的受力分析如图3所示，当压裂液稳定流动时，根据 x 方向受力平衡可知：
Figure 814394DEST_PATH_IMAGE043
（1）
所以：
Figure 257008DEST_PATH_IMAGE044
（2）
压裂液所受切应力的方向与流动方向相反，由于是反作用力，岩体所受切应力大小相等、方向与流动方向相同。根据达西定律，上式可以进一步写为：
Figure 148741DEST_PATH_IMAGE045
（3）
流动为层流且裂隙面相对平整时，渗透率可以表示为
Figure 237657DEST_PATH_IMAGE046
。考虑到不同类型 岩体的裂隙面粗糙、弯折程度不同，通过室内物理模拟实验引入修正系数 C，可得：
Figure 748404DEST_PATH_IMAGE047
（4）
在低粘度压裂液和高粘度压裂液界面附近，粘度差导致切应力改变，进一步导致 界面附近岩体内部的拉应力发生变化（如图4所示）。选取一部分岩体为研究对象，该部分岩 体的长度和高度选取分别满足：拉应力沿长度和宽度不再发生变化，分别记为
Figure 170158DEST_PATH_IMAGE048
和
Figure 170475DEST_PATH_IMAGE049
， 二者在量级上相同，通过受力分析可得拉应力和切应力差在同一个量级上：
Figure 185836DEST_PATH_IMAGE050
（5）
同一裂隙面内可人为改变的物理量只有流速和粘度，所以：
Figure 93749DEST_PATH_IMAGE051
（6）
由于压裂液质量守恒，在高、低粘度压裂液界面处的流速变化不大，上式变为：
Figure 635589DEST_PATH_IMAGE052
（7）。
本发明的有益效果是：通过改进的压裂方法能够进一步提升压裂工艺在岩层中产生的裂隙数量密度，达到更强的增渗效果。将本发明应用于常规和非常规油气开发中，可以通过更高的储层渗透率达到增产的效果，提高经济效益。
实施例3：
如图5所示本发明装置的原理结构框图，包括高粘度压裂液箱、低粘度压裂液箱，以及压裂液供给系统，高粘度压裂液箱内置有高粘度压裂液，低粘度压裂液箱内置有低粘度压裂液，高粘度压裂液和低粘度压裂液分别通过压裂液供给系统向井筒间歇性注入不同粘度的压裂液。
压裂液供给系统包括位于高粘度压裂液箱和低粘度压裂液箱内的泵、压力表、流量表、伺服稳压器，以及位于两个伺服稳压器之间的计时控制阀门。
另外，所述压裂液供给系统的操作步骤如下:
a.通过步骤S1选取压裂液，分别放入高粘度压裂液箱和低粘度压裂液箱；
b.通过步骤S2设置计时控制阀门的时间间隔；
c.通过步骤S3分别设置两台伺服稳压器的流量；
d.开启两台泵、伺服稳压器，待泵和伺服稳压器工作稳定后，开启计时控制阀门，向井筒交替注入高、低粘度的压裂液；
e.待压裂结束，顺序关闭计时控制阀门、伺服稳压器、泵。
本发明装置的有益效果是：通过改进的压裂液增渗装置能够实现高-低粘度压裂液的自动交替注入，促进在岩体弱面基础上形成复杂裂隙面，达到增渗目的，并且结构简单、使用便捷。
本发明可广泛运用于油气井场合。

Claims (10)

1.一种基于压裂液粘度优化改进岩层压裂增渗的方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1：选取至少两种不同粘度的压裂液：包括如下小步：
S11：通过测井技术获得岩层的物理力学参数的平均值，其中：
物理力学参数包括岩层内部弱面的特征间距
Figure 658367DEST_PATH_IMAGE001
、拉伸强度
Figure 106666DEST_PATH_IMAGE002
、裂隙宽度
Figure 89666DEST_PATH_IMAGE003
、岩体的 渗透率
Figure 891400DEST_PATH_IMAGE004
、孔隙度
Figure 971351DEST_PATH_IMAGE005
；
S12：选取某一指定粘度
Figure 902136DEST_PATH_IMAGE006
的压裂液，通过首次压裂获取起裂的压强
Figure 169169DEST_PATH_IMAGE007
和注入流量
Figure 633648DEST_PATH_IMAGE008
，估算裂隙内压裂液的流速；
S13：指定粘度
Figure 709052DEST_PATH_IMAGE006
为平均粘度，得到至少两种不同粘度的压裂液，包括如下具体步骤：
S131：裂隙面上切应力的大小与压裂液流速、粘度、裂隙宽度和渗透率有关，则裂隙面上切应力表示为：
Figure 436836DEST_PATH_IMAGE009
（1）
式中：
Figure 332111DEST_PATH_IMAGE010
为动力粘度；
Figure 69123DEST_PATH_IMAGE011
为流速；
Figure 825464DEST_PATH_IMAGE003
为裂隙宽度；
Figure 396254DEST_PATH_IMAGE012
为裂隙面的渗透率，流动为层流时 则表示为
Figure 169038DEST_PATH_IMAGE013
；常数
Figure 647424DEST_PATH_IMAGE014
为表示裂隙面粗糙、弯折程度的修正系数，通过室内物理模拟 实验获得；
S132：岩体中广泛存在特征间距为
Figure 697419DEST_PATH_IMAGE001
的弱面，则切应力在岩体引起的水平方向的拉应 力大小估算公式为：
Figure 298165DEST_PATH_IMAGE015
（2）
式中：
Figure 734743DEST_PATH_IMAGE016
为压裂液切应力差；压裂液粘度和流速组成组合量，代表调整压裂液粘度差 和调整注入流量都能达到增加岩体所受拉应力的结果；
S133：由于压裂液质量守恒，在高、低粘度压裂液界面处的流速变化不大，上式变为：
Figure 220083DEST_PATH_IMAGE017
（3）
S134：岩体内部流动阻力引起的拉应力估算公式为：
Figure 983639DEST_PATH_IMAGE018
（4）
式中：
Figure 161811DEST_PATH_IMAGE019
为岩体的孔隙度；
Figure 315712DEST_PATH_IMAGE020
为岩体的渗透率；
Figure 729375DEST_PATH_IMAGE021
为岩体内压裂液流速；
Figure 721340DEST_PATH_IMAGE022
为两种 压裂液的平均动力粘度；
S135：两种形式的拉应力同时作用于特征间距为 L 的力学性质弱面，当克服围压和弱面结合应力时，弱面发生破坏：
Figure 195047DEST_PATH_IMAGE023
（5）
式中：
Figure 836243DEST_PATH_IMAGE024
和
Figure 397806DEST_PATH_IMAGE025
分别为垂直于弱面的压应力和弱面的拉伸强度；
S2：设计高、低压裂液的注入时间间隔：包括如下小步：
S21：通过对压裂的实时检测估算的改造区域体积SRV，估算压裂裂隙包络面的面积A ≈ SRV 2/3；
S22：根据压裂裂隙包络面的面积、注入流量和岩层弱面特征间距设计压裂液注入时间 间隔
Figure 401534DEST_PATH_IMAGE026
；
S3：根据首次压裂参数、所选取的压裂液粘度设计不同时间段内合适的注入流量，包括如下小步：
S31：在管道安全允许下，通过流量、粘度组合无量纲参数设计最大、最小流量；
S32：当注入高粘度压裂液时使用小流量，反之使用大流量；
S4：按照步骤S1至步骤S4的参数交替注入不同粘度的压裂液。
2.根据权利要求1所述的基于压裂液粘度优化改进岩层压裂增渗的方法，其特征在于，所述步骤S131中，裂隙面上切应力的计算，还包括如下前置步骤：
S1311：裂隙面内压裂液所受压强与切应力的受力分析，当压裂液稳定流动时，根据 x方向受力平衡得知：
Figure 718246DEST_PATH_IMAGE027
（a）
所以：
Figure 814116DEST_PATH_IMAGE028
（b）
S1312：压裂液所受切应力的方向与流动方向相反，由于是反作用力，岩体所受切应力大小相等、方向与流动方向相同；
根据达西定律，公式（b）进一步写为：
Figure 444948DEST_PATH_IMAGE029
（c）
流动为层流且裂隙面相对平整时，渗透率则表示为
Figure 506445DEST_PATH_IMAGE030
；
S1313：考虑到不同类型岩体的裂隙面粗糙、弯折程度不同，通过室内物理模拟实验引 入修正系数
Figure 994058DEST_PATH_IMAGE031
，得到：
Figure 937743DEST_PATH_IMAGE032
（d）。
3.根据权利要求2所述的基于压裂液粘度优化改进岩层压裂增渗的方法，其特征在于，所述步骤S132中，拉应力大小估算公式，还包括如下前置步骤：
S1321：在低粘度压裂液和高粘度压裂液界面附近，粘度差导致切应力改变，进一步导致界面附近岩体内部的拉应力发生变化；
S1322：选取一部分岩体为研究对象，该部分岩体的长度和高度选取分别满足：拉应力 沿长度和宽度不再发生变化，分别记为
Figure 106688DEST_PATH_IMAGE033
和
Figure 990068DEST_PATH_IMAGE034
，二者在量级上相同，通过受力分析可 得拉应力和切应力差在同一个量级上：
Figure 710899DEST_PATH_IMAGE035
（A）
S1323：同一裂隙面内可人为改变的物理量只有流速和粘度，所以：
Figure 751668DEST_PATH_IMAGE036
（B）。
4.根据权利要求3所述的基于压裂液粘度优化改进岩层压裂增渗的方法，其特征在于，所述步骤S1321中，低粘度压裂液和高粘度压裂液，两者粘度的不同取决于添加支撑剂剂量的不同。
5.根据权利要求1所述的基于压裂液粘度优化改进岩层压裂增渗的方法，其特征在于， 所述步骤S31中，通过流量、粘度组合无量纲参数设计的最大流量不低于
Figure 848937DEST_PATH_IMAGE037
；
通过流量、粘度组合无量纲参数设计的最小流量不低于
Figure 353867DEST_PATH_IMAGE038
；
式中：
Figure 120966DEST_PATH_IMAGE039
和
Figure 773664DEST_PATH_IMAGE040
分别是压裂液的最大和最小动力粘度值。
6.根据权利要求1所述的基于压裂液粘度优化改进岩层压裂增渗的方法，其特征在于，所述步骤S4中，参数交替注入不同粘度的压裂液，还包括如下后置步骤：
S5：根据压裂的实时监测数据不断优化压裂工艺设计。
7.根据权利要求6所述的基于压裂液粘度优化改进岩层压裂增渗的方法，其特征在于，所述步骤S5，根据压裂的实时监测数据不断优化压裂工艺设计，具体包括如下小步：
当压裂进行持续若干时间间隔后，通过步骤S1至步骤S4获得裂隙延伸一段距离之后的各项参数，重新制定压裂工艺参数。
8.根据权利要求1所述的基于压裂液粘度优化改进岩层压裂增渗的方法，其特征在于，所述步骤S11中，岩层的选取范围涵盖煤岩、页岩、致密岩。
9.一种基于压裂液粘度优化改进岩层压裂增渗的装置，其特征在于，包括高粘度压裂液箱、低粘度压裂液箱，以及压裂液供给系统，高粘度压裂液箱内置有高粘度压裂液，低粘度压裂液箱内置有低粘度压裂液，高粘度压裂液和低粘度压裂液分别通过压裂液供给系统向井筒间歇性注入不同粘度的压裂液；其中：
压裂液供给系统包括位于高粘度压裂液箱和低粘度压裂液箱内的泵、压力表、流量表、伺服稳压器，以及位于两个伺服稳压器之间的计时控制阀门。
10.根据权利要求9所述的基于压裂液粘度优化改进岩层压裂增渗的装置，其特征在于，所述压裂液供给系统的操作步骤如下：
a.通过步骤S1选取压裂液，分别放入高粘度压裂液箱和低粘度压裂液箱；
b.通过步骤S2设置计时控制阀门的时间间隔；
c.通过步骤S3分别设置两台伺服稳压器的流量；
d.开启两台泵、伺服稳压器，待泵和伺服稳压器工作稳定后，开启计时控制阀门，向井筒交替注入高、低粘度的压裂液；
e.待压裂结束，顺序关闭计时控制阀门、伺服稳压器、泵。
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