一种基于注液流量动态监测的多裂缝同步射孔间距优化调整的方法

本发明涉及煤层气采取的射孔压裂，尤其涉及一种基于注液流量动态监测的多裂缝同步射孔间距优化调整的方法。

背景技术：

1、当前阶段是我国能源需求的快速增长阶段，煤层气作为一种一次能源消费结构的清洁能源不仅可以弥补当前能源空缺的部分短板，还可以减少采煤作业时将煤层气直接排入大气中造成的温室效应(煤层气的温室效应是二氧化碳的21倍)。当前阶段煤层气增产的措施主要有水平井割缝、多簇射孔压裂等。其存在的问题包括有：

2、其一，在进行多簇射孔压裂时，由于多裂缝发育不均衡，储层未能得到最大程度的改造，会对导致部分簇内压裂射孔失效造成成本浪费；

3、其二，由于个别的优势裂缝获取了绝大多数的压裂液，其发育存在失控风险，过长的裂缝可能会沟通相邻压裂井，形成严重的井间干扰，导致邻井减产。

4、故为实现多裂缝压裂施工过程中的裂缝的“均衡”发展，节约压裂成本，提升煤层气抽采率，需展开物理实验，对压裂试样岩体时多裂缝同步扩展规律受射孔间距的影响进行研究，得出一定注液参数条件下的最优射孔间距。但在实际多裂缝同步起裂压裂(以3孔压裂为例)实验中，由于不同射孔间距的影响，导致岩体多裂缝同步起裂扩展缝间出现应力阴影干扰，影响压裂裂缝的扩展效果，在实际工程应用中会最终影响到煤层气的抽采效果。

技术实现思路

1、针对上述存在的问题，本发明旨在提供一种基于注液流量动态监测的多裂缝同步射孔间距优化调整的方法，对多裂缝同步起裂压裂下的不同射孔进行注液流量动态监测，通过实际压裂裂缝的扩展形态来确定一定注液流量参数下的最佳射孔间距。其中，流量监测设备可以实时监测每个射孔内的注液压力、流量及温度，在此基础上，本申请的射孔间距的优化调整方法在具体工程实践中最佳射孔间距的确定，不仅可以极大提高煤层气产量，实现煤层气的安全高效开采，更大大降低了前期成本的投入。

2、为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：一种基于注液流量动态监测的多裂缝同步射孔间距优化调整的方法，包括岩样试件、高温-高压流量监测计、数据采集及压裂液注入控制系统，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

3、s1、将制备好的岩样试件固定在真三轴压力机上，并将其放置于压裂腔内，将压裂井筒内的多个射孔分别独立连接一个高温-高压流量监测计，并与数据采集及压裂液注入控制系统相连；

4、s2、设定试验温度、围压和注液流速，真三轴压力机逐级施加应力、温度至预定值，并进行稳压；

5、s3、待温度、压力稳定后，同步开启高温-高压流量监测计及注液压裂系统，以恒定注液速率进行不同簇内射孔间距下岩体多裂缝水力压裂实验，实验过程中测定注液压力演化规律、多裂缝扩展路径及偏转距离，待岩样试件表面观测到压裂液，结束实验，并更换样品，重复实验。

6、进一步的，所述多个射孔具有在岩样试件中心位置的第一射孔孔位，以形成的初始裂缝为基础，在其两侧梯度增大相邻射孔的间距，确定裂缝能够发生转向的临界间距，即为试件压裂的最优射孔间距。

7、进一步的，所述重复试验还包括梯度增加试验温度、围压和注液流速，在不同孔间距下记录每个压裂孔流量监测计的示数，并与多裂缝扩展路径建立关系，分析多裂缝扩展时在应力阴影效应作用下由“非均衡”向“均衡”转化的同步起裂扩展控制机理，得出在此温度、围压和注液速率下能实现最佳压裂效果的最优射孔间距，并确定具体试验参数。

8、进一步的，对不同温度、围压和注液速率下的缝间干扰情况进行记录，获知应力阴影范围，确定最优射孔间距。

9、本发明的有益效果是：本申请公开的优化调整方法可以在具体试验的研究基础上得出thm耦合状态下岩体的多裂缝同步起裂扩展规律，通过高温-高压流量监测计可以定性分析各压裂孔内注液流量参数及动态分布规律与裂缝扩展形态的关系，从根本上揭示应力阴影效应下多因素作用的岩体多裂缝由“非均衡”向“均衡”转化的同步起裂扩展控制机理，得出在一定注液参数条件下的最优射孔间距，可为具体条件的工程实践提供指导意义。在具体工程实践中最佳射孔间距的确定，不仅可以极大提高煤层气产量，实现煤层气的安全高效开采，更大大降低了前期成本的投入。

技术特征：

1.一种基于注液流量动态监测的多裂缝同步射孔间距优化调整的方法，包括岩样试件、高温-高压流量监测计、数据采集及压裂液注入控制系统，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的多裂缝同步射孔间距优化调整的方法，其特征在于：所述多个射孔具有在岩样试件中心位置的第一射孔孔位，以形成的初始裂缝为基础，在其两侧梯度增大相邻射孔的间距，确定裂缝能够发生转向的临界间距，即为试件压裂的最优射孔间距。

3.根据权利要求2所述的多裂缝同步射孔间距优化调整的方法，其特征在于：所述重复试验还包括梯度增加试验温度、围压和注液流速，在不同孔间距下记录每个压裂孔流量监测计的示数，并与多裂缝扩展路径建立关系，分析多裂缝扩展时在应力阴影效应作用下由“非均衡”向“均衡”转化的同步起裂扩展控制机理，得出在此温度、围压和注液速率下能实现最佳压裂效果的最优射孔间距，并确定具体试验参数。

4.根据权利要求3所述的多裂缝同步射孔间距优化调整的方法，其特征在于：对不同温度、围压和注液速率下的缝间干扰情况进行记录，获知应力阴影范围，确定最优射孔间距。

技术总结
本发明公开了一种基于注液流量动态监测的多裂缝同步射孔间距优化调整的方法，包括岩样试件、高温‑高压流量监测计、数据采集等。方法包括以下步骤：设定温度、围压及注液流速；记录射孔间距；记录分析多裂缝扩展路径；建立裂缝扩展路径与注液参数之间的关系；确定一定温度、压力、注液流速下的最优射孔间距。本发明的优化调整方法可以在具体试验的研究基础上得出THM耦合状态下岩体的多裂缝同步起裂扩展规律，从根本上揭示应力阴影效应下多因素作用的岩体多裂缝由“非均衡”向“均衡”转化的同步起裂扩展控制机理，在具体工程实践中最佳射孔间距的确定不仅可以极大提高煤层气产量，实现煤层气的安全高效开采，更大大降低了前期成本的投入。

技术研发人员：姜玉龙,王文伟,张小强,王开
受保护的技术使用者：太原理工大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14