本發明公開了一種實驗頁巖藏儲層水平井交替體積壓裂方法，收集儲層的地層參數、天然裂縫參數、水力裂縫基本參數；建立水力裂縫與天然裂縫交互作用時天然裂縫的張開、剪切和穿過破壞準則，定量分析水平主應力差對天然裂縫破壞的影響；建立水力裂縫誘導應力計算模型，計算不同射孔簇裂縫間距和裂縫延伸長度對中間射孔簇裂縫延伸區域誘導應力的影響；優選頁巖儲層水平井體積壓裂射孔簇間距和兩端射孔簇裂縫延伸長度，促使中間射孔簇水力壓裂裂縫延伸與天然裂縫交互式同時產生張開、剪切和穿過破壞模式形成復雜裂縫。本發明將水力裂縫擴展產生的誘導應力場、同一壓裂段內的射孔間距和裂縫擴展長度進行有機的結合，更好完善水平井體積壓裂技術。

技術領域

本發明屬于礦物資源技術領域，具體地說，涉及一種實驗頁巖藏儲層水平井交替體積壓裂方法。

背景技術

頁巖藏儲層具有低孔、低滲、普遍發育有天然裂縫的特征。通過體積壓裂改造形成大規模的復雜裂縫網絡帶，給頁巖氣流動提供充分的通道，可以獲得經濟可采的產量和采收率。目前頁巖儲層水平井體積壓裂的技術主要有兩種：

(1)同步壓裂技術:對兩口及以上的水平井實施同步分段壓裂，利用不同水平井間壓裂形成的水力裂縫誘導應力干擾，增加壓裂水平井筒間區域的裂縫密度和程度，最大限度增加改造區域。

(2)水平井分段壓裂技術:對同一口頁巖儲層水平井段采用分段多簇射孔壓裂，可在應力干擾區域形成有效的裂縫網絡，相同改造體積條件下大大降低了鉆完井成本，其增產效率高。

上述頁巖儲層水平井體積壓裂方案(1)需要在兩口及以上的水平井中實施；壓裂方案(2)由于常用的水平井分段壓裂技術是在同一口壓裂水平井同一壓裂段內多個射孔簇同時延伸和擴展，沒有充分利用同一個壓裂段內段形成多裂縫時產生的誘導應力。

上述頁巖儲層水平井體積壓裂方案均沒有實現將水力裂縫擴展產生的誘導應力場、同一壓裂段內的射孔間距和裂縫擴展長度進行有機的結合。

發明內容

有鑒于此，本申請針對上述提出的問題，提供了一種實驗頁巖藏儲層水平井交替體積壓裂方法。

為了解決上述技術問題，本申請公開了一種實驗頁巖藏儲層水平井交替體積壓裂方法，主要包括以下步驟：

1)收集儲層的地層參數、天然裂縫參數、水力裂縫基本參數；

2)建立水力裂縫與天然裂縫交互作用時天然裂縫的張開、剪切和穿過破壞準則，定量分析水平主應力差(最大水平主應力與最小水平主應力的差值)對天然裂縫破壞的影響；

3)建立水力裂縫誘導應力計算模型，計算不同射孔簇裂縫間距和裂縫延伸長度對中間射孔簇裂縫延伸區域誘導應力的影響；

4)優選頁巖儲層水平井體積壓裂射孔簇間距和兩端射孔簇裂縫延伸長度，促使中間射孔簇水力壓裂裂縫延伸與天然裂縫交互式同時產生張開、剪切和穿過破壞模式形成復雜裂縫。

進一步地，參數具體包括：地層的最大、最小水平主應力，巖石楊氏模量、泊松比、粘聚力和抗張強度，天然裂縫長度、壁面摩擦系數以及與水力裂縫與天然裂縫的逼近角、孔隙壓力、裂縫內流體凈壓力、水力裂縫長度和高度。

進一步地，步驟2)的具體實施過程為：

(1)水力裂縫在地層中延伸過程中會對地層產生誘導應力，因此天然裂縫的受力實際上是原地應力和水力裂縫產生的誘導應力疊加，假設水力裂縫和天然裂縫的逼近角為β，且規定拉應力為“正”，壓應力為“負”，則有：

式中：σ_x、σ_y、τ_xy——分別為在x和y坐標下正應力和剪應力分量，MPa；