(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 202211195391.8 (22)申请日 2022.09.28 (71)申请人 同济大学 地址 200092 上海市杨 浦区四平路1239号 (72)发明人 汤继周　张卓　刘堂晏　张丰收　 李玉伟　 (74)专利代理 机构 北京高沃 律师事务所 1 1569 专利代理师 刘芳 (51)Int.Cl. G06F 30/28(2020.01) G06T 17/00(2006.01) (54)发明名称 一种陆相页岩储层无限级压裂工艺优化方 法及系统 (57)摘要 本发明涉及一种陆相页岩储层无限级压裂 工艺优化方法及系统， 包括： 确定研究区块的陆 相页岩的岩性和陆相页岩储层的层面弱面属性； 根据陆相页岩的岩性和陆相页岩储层的层面弱 面属性建立陆相页岩储层模型； 对陆相页岩储层 模型施加不同压裂工艺施工参数后， 利用三维离 散格子法分别进行射孔压裂数值模拟和无限级 压裂数值模拟， 得出不同压裂工艺施工参数下的 射孔压裂数值模拟结果和无限级压裂数值模拟 结果； 对比不同压裂工艺施工参数下的所述射孔 压裂数值模拟结果和所述无限级压裂数值模拟 结果确定 无限级压裂工艺最优 方案， 能够提高陆 相页岩储层改造效果， 进而提高油气开发的效 果。 权利要求书3页 说明书10页 附图6页 CN 115510778 A 2022.12.23 CN 115510778 A 1.一种陆相页岩储层无限级压裂工艺优化方法， 其特 征在于， 包括： 确定研究区块的陆相页岩的岩性和陆相页岩储层的层面弱面属性； 所述陆相页岩的岩 性包括纹层状长英质页岩和层状灰云质页岩； 所述陆相页岩储层的层面弱面属性包括层理 缝抗拉强度与抗剪强度； 根据所述陆相页岩的岩性和所述陆相页岩储层的层面弱面属性建立陆相页岩储层模 型； 对所述陆相页岩储层模型施加不同压裂工艺施工参数后， 利用三维离散格子法分别进 行射孔压裂数值模拟和无限级压裂数值模拟， 得出不同压裂工艺施工参数下的射孔压裂数 值模拟结果和无限级压裂数值模拟结果； 所述压裂工艺施工参数包括起始裂缝开度、 压裂 施工簇数与簇间距、 压裂液黏度压裂泵注排量； 所述射孔压裂数值模拟结果和所述无限级 压裂数值模拟结果均包括各簇平均破裂压力、 各簇诱导应力、 压裂裂缝有效占比、 各簇改造 体积均匀度和平均储层改造体积； 对比不同压裂工艺施工参数下的所述射孔压裂数值模拟结果和所述无限级压裂数值 模拟结果确定无限级压裂工艺 最优方案 。 2.根据权利要求1所述的方法， 其特征在于， 所述利用三维离散格子法分别进行射孔压 裂数值模拟和无限级压裂数值模拟， 得出不同压裂工艺施工参数下的射孔压裂数值模拟结 果和无限级压裂数值模拟结果， 具体包括： 以岩石颗粒为节点， 以岩石颗粒之间的接触为节点间的弹簧； 流体单元位于出现拉剪 破坏的所述弹簧的中心， 所述 流体单元之间通过流体管道连接， 构建出三维离 散格子模型； 利用所述三维离散格子模型分别进行射孔压裂数值模拟和无限级压裂数值模拟， 得到 不同压裂工艺施工参数下的射孔压裂数值模拟结果和无限级压裂数值模拟结果； 所述三 维 离散格子模型包括固体力学模型和流体流动模型； 所述固体力学模型和所述流体流动模型 之间存在流固耦合过程。 3.根据权利要求2所述的方法， 其特征在于， 所述利用所述三维离散格子模型分别进行 射孔压裂数值模拟和无限级压裂数值模拟， 得到不同压裂工艺施工参数下的射孔压裂数值 模拟结果和无限级压裂数值模拟结果， 具体包括： 对射孔压裂或无限级压裂， 在所述预设时间步长内， 利用所述流体流动模型分别计算 每一簇的流体压力， 构建每一簇的泵注曲线； 所述泵注曲线的横坐标为预设时间步长， 纵坐 标为每一簇在每一时间步长下对应的流体压力； 确定每一所述泵注曲线的最高点， 并根据每一所述最高点和簇数计算各簇平均破裂压 力； 所述泵注曲线的最高点 为对应簇的破裂压力； 对所述射孔压裂或所述无限级压裂， 在所述预设时间步长内， 根据所述流体流动模型 和所述流固耦合过程分别计算 射孔压裂和无限级压裂下 各簇的最终裂缝宽度； 根据各簇的所述最终裂缝宽度计算裂缝体积， 并根据所述裂缝体积计算压裂有 效裂缝 占比； 根据各簇的所述裂缝体积计算各簇的储层改造体积； 根据各簇的所述储层改造体积计算平均储层改造体积； 根据各簇的所述储层改造体积和储层改造体积均值计算各簇改造体积均匀度； 对所述射孔压裂或所述无限级压裂， 根据 出现拉剪破坏的所述弹簧的两端节点的单位权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 115510778 A 2法向向量和储层 初始应力， 计算各簇诱 导应力。 4.根据权利要求3所述的方法， 其特征在于， 所述在所述预设时间步长内， 根据所述流 体流动模型和所述流固耦合过程分别计算射孔压裂和无限级压裂下各簇的最 终裂缝宽度， 具体包括： 在第n时间步长下， 利用所述流体流动模型计算n时间步长对应的裂缝宽度； n＝1， 2， ...， H； 根据所述n时间步长对应的裂缝宽度调整n时间步长所述流固耦合过程， 并根据所述n 时间步长所述 流固耦合过程更新所述 流体流动模型； 利用更新的流体流动模型计算 n+1时间步长对应的裂缝宽度； 当n+1为预设时间步长值， 则所述 n+1时间步长对应的裂缝宽度为 最终裂缝宽度； 当n+1小于预设时间步长值H时， 则令n＝n+1， 返回步骤 “在第n时间步长下， 利用所述流 体流动模型计算 n时间步长对应的裂缝宽度 ”。 5.根据权利要求4所述的方法， 其特征在于， 利用所述流体流动模型计算裂缝宽度的表 达式为： kr＝s2(3‑2s) 式中， q表示两个流体单元之间的流体流量； β 为无量纲系数； kr表示相对渗透率； a表示 裂缝宽度； μ表 示流体黏度； PA和PB分别代表 流体单元A和流体单元B处流体压力； ρw表示流体 密度； g表示重力加速度； zA和zB分别表示流体单元A和流体单元B处 的标高； s表示含水饱和 度。 6.根据权利要求5所述的方法， 其特 征在于， 所述压裂有效裂缝占比计算表达式为： 式中， 为第j簇裂缝的裂缝体积； 当压裂裂缝体积大于裂缝总体积除以裂缝簇数N的 70％时， 裂缝为有效裂缝。 7.根据权利要求6所述的方法， 其特 征在于， 所述储层改造体积的表达式为： 式中， 表示第j簇的储层改造体积。 8.根据权利要求7 所述的方法， 其特 征在于， 所述改造体积均匀度的表达式为： 式中， 是各簇裂缝的储层改造体积均值。 9.一种基于 权利要求1至8任一项所述的方法的系统， 其特 征在于， 包括： 岩性和层面弱面属性确定模块， 用于确定研究区块的陆相页岩的岩性和陆相页岩储层权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 115510778 A 3