(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210722204.0 (22)申请日 2022.06.18 (71)申请人 西南石油大 学 地址 610500 四川省成 都市新都区新都大 道8号 (72)发明人 曾凡辉　白小嵩　张宇　郭建春　 曾波　周小金　 (51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01) E21B 43/26(2006.01) G06F 113/08(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 一种基于水化膨胀应力的焖井时间优化方 法 (57)摘要 本发明公开了一种基于水化膨胀应力的焖 井时间优化方法， 考虑到页岩粘土矿物含量高的 情况下， 岩石与压裂液发生水化作用后因崩解、 软化和膨胀产生诱导微裂缝提高储层整体渗透 率， 从而最大程度提高压裂后焖井施工效果的方 法。 所述方法通过二维孔隙模型和测井地应力数 据， 结合岩石抗张强度破坏准则得到破裂压力和 孔隙压力； 通过强制自吸模型和水分扩散方程得 到含水量动态剖面； 通过岩石力学三向应力 ‑应 变数学模型得到水化膨胀应力； 结合力场内裂缝 产生条件与不同焖井天数下力场变化情况得到 最佳裂缝长度和对应的最短焖井时间。 本发明提 供的焖井时间优化方法， 能够减少施工时间， 提 高施工效果。 权利要求书1页 说明书13页 附图5页 CN 115270411 A 2022.11.01 CN 115270411 A 1.一种基于水化 膨胀应力的焖井时间优化方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： 收集计算所需基本参数； 通过二维孔隙模型和测井地应力数据， 结合岩石抗张强度破坏准则得到破裂压力和孔 隙压力； 通过强制自吸模型得到页岩层理方向的强制渗吸深度， 再结合水分扩散方程得到含水 量动态剖面； 通过含水量数据得到岩石水化后的岩石力学参数， 结合三向应力 ‑应变数学模型得到 水化膨胀应力； 结合力场内裂缝产生条件与不同焖井天数下力场变化情况得到最佳裂缝长度和对应 的最短焖井时间。 2.根据权利要求1所述的基于水化膨胀应力的焖井时间优化方法， 其特征在于， 计算所 需基本参数包括 地层参数、 压裂施工参数。 3.根据权利要求2所述的基于水化膨胀应力的焖井时间优化方法， 其特征在于， 所述地 层参数包括 地应力参数、 岩石力学参数、 地层流体参数。 4.根据权利要求2所述的基于水化膨胀应力的焖井时间优化方法， 其特征在于， 所述压 裂施工参数包括压裂液参数、 施工时间参数。 5.根据权利要求1所述的基于水化膨胀应力的焖井时间优化方法， 其特征在于， 所述通 过二维孔隙模型和 测井地应力数据， 结合岩石抗张强度破坏准则得到破裂压力还 包括： 根据线弹性力学理论的叠加原 理， 将椭圆孔在远场 最大主应力、 远场 最小主应力、 均布 压力联合作用下的应力场模型分解为各力单独作用下的应力场叠加， 确定好椭圆孔几何关 系后对孔 边周向应力进行判别分析， 得到破裂压力。 6.根据权利要求1所述的基于水化膨胀应力的焖井时间优化方法， 还包括： 通过强制自 吸模型得到页岩层理方向的强制渗吸深度， 再结合水分扩散方程得到含水量动态剖面还包 括： 运用哈根 ‑泊肃叶方程和毛细管束模型描述弯曲毛细管内压裂液的流动， 根据毛细管 分布频率计算强制渗析深度， 再 结合水分扩散方程得到含水量剖面。 7.根据权利要求1所述的基于水化膨胀应力的焖井时间优化方法， 其特征在于， 所述通 过含水量数据得到岩石水化后的岩石力学参数， 结合三向应力 ‑应变数学模型得到水化膨 胀应力还 包括： 三向应力中使用周向应力作为膨胀应力， 使用半解析法处理孔边界与远场的应变边界 条件， 再使用试函数解析表达式得到页岩水化后吸水产生的位移场， 代入应力 ‑应变数学模 型得到不同吸水剖面的膨胀应力分布。 8.一种计算机软件产品， 包括存储在计算机可读存储介质上的计算机可执行代码， 其 中计算机可执行代码被配置为执行权利要求 1‑7之一的基于水化膨胀应力的焖井时间优化 方法。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 115270411 A 2一种基于水化膨 胀应力的焖井时间优化方 法 技术领域 [0001]本发明涉及石油天然气工程领域， 尤其涉及一种基于水化膨胀应力的焖井时间优 化方法。 背景技术 [0002]地质勘探结果表明页岩储层矿物组成主要由黏土矿物、 石英和碳酸盐矿物构成； 总体具有脆性矿物含量高， 非均质性 强， 纵向变化大的特征； 储集空间主要为层间裂缝及溶 蚀孔， 有机质孔不 发育。 与常规储层相比， 页岩储层 存在非均质性 强、 渗透率与孔隙度小、 储 层岩性敏感等问题。 [0003]水力压裂是目前国内页岩开发的主要手段之一， 区别于常规砂岩， 页岩井压裂后 表现出低返排率高产能、 焖井后产水量降低而产量增加 等特殊特征。 并且根据矿场统计结 果， 页岩储层压裂改造后进行焖井有利于提高产量。 [0004]焖井能够提高产量的原因是页岩中的黏土矿物成分具有水不稳定性， 经过压裂液 浸泡以后 发生水化膨胀， 膨胀后页岩强度降低产生诱导微裂缝， 在骨架支撑下形成复杂缝 网从而改善渗 流通道， 通过提高渗透率从而提高单井产量。 [0005]但是目前焖井时间大多依靠现场工程师经验来确定， 考虑因素较为单一， 大部分 的方法只从油田开发进度和工程参数进行了考虑， 容易造成焖井时间过短达不到预期效 果， 也容易过度焖井造成储层污染。 [0006]同时目前针对页岩井焖井时间优化的模型计算方法简化因素较多， 不能从微观角 度对岩石微裂缝的起裂规律做出很好的阐释， 不能真实地反应实际的起裂情况； 并且目前 的焖井时间研究成果都适用于专井专治， 不能得到一套普适 性的焖井时间确立方法。 发明内容 [0007]有鉴于此， 本发明实施例的目的在于提供一种基于水化膨胀应力的焖井时间优化 方法。 [0008]为达到以上技 术目的， 本发明提供以下技 术方案。 [0009]一种基于水化 膨胀应力的焖井时间优化方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： [0010]收集计算所需基本参数； [0011]通过二维孔隙模型和测井地应力数据， 结合岩石抗张强度破坏准则得到破裂压力 和孔隙压力； [0012]通过强制自吸模型得到页岩层理方向的强制渗吸深度， 再结合水分扩散方程得到 含水量动态剖面； [0013]通过含水量数据得到岩石水化后的岩石力学参数， 结合三向应力 ‑应变数学模型 得到水化 膨胀应力； [0014]结合力场内裂缝产生条件与不同焖井天数下力场变化情况得到最佳裂缝长度和 对应的最短焖井时间。说　明　书 1/13 页 3 CN 115270411 A 3