页岩气开发水平井套管剪压变形防治方法及装置

本技术涉及页岩气资源开发，尤其涉及一种页岩气开发水平井套管剪压变形防治方法及装置。

背景技术：

1、中国页岩气的储量十分巨大，具有巨大的开发前景。页岩气开发采用大规模水平井水力压裂技术开发，但在大型水力压裂过程中，套变问题严重。套变不仅会导致桥塞无法坐封到位，导致多段合压甚至丢段，影响压裂效果，还会增加施工成本和难度，缩短井筒生命周期，进而降低页岩气开发的整体经济效益，已成为制约页岩气开发的主要因素。

2、在现有技术中，通过对目标井区页岩储层中的页岩层理、裂缝和断层进行滑动风险和滑动作用力分析计算，确定目标井区的套变风险分布区域，进而设计目标井区内的井筒轨迹位于低于预设基准风险的低风险区域。

3、然而通过最近几年的研究发现，大部分情况下目标井区内的页岩层理、裂缝和断层广泛发育，且无法得到准确识别，因此实际钻井过程中不可能完全避开这些层理、裂缝和断层发育的区域，因此上述方案实际上无法实现套变防治的目的。

技术实现思路

1、本技术提供一种页岩气开发水平井套管剪压变形防治方法及装置，用以解决水力压裂过程中，套管严重变形的问题。

2、第一方面，本技术实施例提供一种页岩气开发水平井套管剪压变形防治方法，应用于计算机设备，所述方法包括：

3、针对水平井所在的断层，根据断-裂平均滑移量与泵压、总液量以及断裂规模之间的定量关系，以及断-裂的套变风险等级，确定所述水平井的每个井段的排量和用液强度；

4、根据每个井段的排量以及用液强度确定每个井段的暂堵措施；

5、根据所述暂堵措施控制现场设备对所述水平井进行暂堵处理。

6、结合第一方面，在一些实施例中，所述断-裂平均滑移量与泵压、总液量以及断裂规模之间的定量关系表示为：

7、其中，d表示断-裂的平均滑移量，k为比例系数，表示目标断-裂滑移所需要能量占输入能量的比值，p表示泵压，q表示水力压裂输入的总液量，μ表示断-裂面的摩擦系数，l表示断-裂的长，w表示断-裂的宽，σn表示正应力。

8、结合第一方面，在一些实施例中，所述根据断-裂平均滑移量与泵压、总液量以及断裂规模之间的定量关系，以及断-裂的套变风险等级，确定所述水平井的每个井段的排量和用液强度，包括：

9、有断层发育的井段，相邻前后两段的排量小于或等于11m3/min，用液强度分别小于或等于20m3/min；

10、包含ⅰ级套变风险断-裂的井段的排量不超过11m3/min，用液强度不超过20m3/min，相邻前后两段的排量、用液强度按ⅱ级套变风险标准处理；

11、包含ⅱ级套变风险断-裂的井段的排量不超过12m3/min，用液强度不超过20m3/min，相邻前后两段的排量、用液强度按ⅲ级套变风险标准处理；

12、包含ⅲ级套变风险断-裂的井段的排量不超过12m3/min，用液强度不超过22m3/min，相邻前后两段的排量不超过13m3/min，用液强度不超过24m3/min；

13、其他不包含套变风险断-裂的井段，排量不超过14m3/min，用液强度分不超过25m3/min。

14、结合第一方面，在一些实施例中，所述根据每个井段的排量以及用液强度确定每个井段的暂堵措施，包括：

15、在有断层发育的井段，液量达到300-400m3后开始暂堵；

16、包含ⅰ级套变风险断-裂的井段，液量达到500-600m3后开始暂堵，相邻前后两段的暂堵措施按ⅱ级套变风险标准处理；

17、包含ⅱ级套变风险断-裂的井段，液量达到700-800m3后开始暂堵，相邻前后两段的暂堵措施按ⅲ级套变风险标准处理；

18、包含ⅲ级套变风险断-裂的井段，以及其他不包含套变风险断-裂的井段，在用液量达到1000m3/min后开始暂堵，相邻前后两段在用液量达到1200m3后开始暂堵。

19、第二方面，本技术实施例还提供一种页岩气开发水平井套管剪压变形防治装置，所述装置包括：

20、第一处理模块，用于针对水平井所在的断层，根据断-裂平均滑移量与泵压、总液量以及断裂规模之间的定量关系，以及断-裂的套变风险等级，确定所述水平井的每个井段的排量和用液强度；

21、第二处理模块，用于根据每个井段的排量以及用液强度确定每个井段的暂堵措施；

22、第三处理模块，用于根据所述暂堵措施控制现场设备对所述水平井进行暂堵处理。

23、结合第二方面，在一些实施例中，所述断-裂平均滑移量与泵压、总液量以及断裂规模之间的定量关系表示为：

24、其中，d表示断-裂的平均滑移量，k为比例系数，表示目标断-裂滑移所需要能量占输入能量的比值，p表示泵压，q表示水力压裂输入的总液量，μ表示断-裂面的摩擦系数，l表示断-裂的长，w表示断-裂的宽，σn表示正应力。

25、结合第二方面，在一些实施例中，所述第一处理模块包括：

26、第一处理单元，用于有断层发育的井段，相邻前后两段的排量小于或等于11m3/min，用液强度分别小于或等于20m3/min；

27、第二处理单元，用于包含ⅰ级套变风险断-裂的井段的排量不超过11m3/min，用液强度不超过20m3/min，相邻前后两段的排量、用液强度按ⅱ级套变风险标准处理；

28、第三处理单元，用于包含ⅱ级套变风险断-裂的井段的排量不超过12m3/min，用液强度不超过20m3/min，相邻前后两段的排量、用液强度按ⅲ级套变风险标准处理；

29、第四处理单元，用于包含ⅲ级套变风险断-裂的井段的排量不超过12m3/min，用液强度不超过22m3/min，相邻前后两段的排量不超过13m3/min，用液强度不超过24m3/min；

30、第五处理单元，用于其他不包含套变风险断-裂的井段，排量不超过14m3/min，用液强度分不超过25m3/min。

31、结合第二方面，在一些实施例中，所述第二处理模块包括：

32、第一处理单元，在有断层发育的井段，液量达到300-400m3后开始暂堵；

33、第二处理单元，包含ⅰ级套变风险断-裂的井段，液量达到500-600m3后开始暂堵，相邻前后两段的暂堵措施按ⅱ级套变风险标准处理；

34、第三处理单元，包含ⅱ级套变风险断-裂的井段，液量达到700-800m3后开始暂堵，相邻前后两段的暂堵措施按ⅲ级套变风险标准处理；

35、第四处理单元，包含ⅲ级套变风险断-裂的井段，以及其他不包含套变风险断-裂的井段，在用液量达到1000m3/min后开始暂堵，相邻前后两段在用液量达到1200m3后开始暂堵。

36、第三方面，本技术还提供一种计算机设备，包括：处理器，存储器以及显示器；

37、所述存储器存储计算机执行指令；

38、所述处理器执行所述存储器存储的计算机执行指令，以实现第一方面所述的方法。

39、第四方面，本技术还提供一种计算机存储介质，所述计算机存储介质中存储有计算机执行指令，所述计算机执行指令被处理器执行时用于实现第一方面所述的方法。

40、本技术实施例提供的页岩气开发水平井套管剪压变形防治方法及装置，在本方案中，针对水平井所在的断层，根据断-裂平均滑移量与泵压、总液量以及断裂规模之间的定量关系，以及断-裂的套变风险等级，从而确定水平井的每个井段的排量和用液强度，然后根据每个井段的排量以及用液强度确定每个井段的暂堵措施，最后根据暂堵措施控制现场设备对水平井进行暂堵处理。本方案缓解水力压裂过程中的井间压窜、诱发地震以及地下水污染等不利情况，保障压裂施工的顺利进行，并在一定程度上避免水力压裂对环境及社会的有害影响。