基于软弱结构的深部热储规模化压裂施工方案设计方法

本发明属于高温地热资源勘探开发，具体涉及基于软弱结构的深部热储规模化压裂施工方案设计方法。

背景技术：

1、深部热储作为一种重要的地热储层，是指温度大于150℃，埋深大于3500m的高温岩体。我国深部地热资源的勘探开发及相关核心技术研发仍处于初级探索阶段，至今尚未成功实现一处商业化开采，更没有形成系统的且适合我国地热地质条件的勘探开发技术方法。虽深部地热资源具有储量大、可再生、绿色环保等优势，但相对于产出来说，同传统的石油、天然气等化石能源相比，仍属于低值能源，这意味着获取相同价值的热能资源需要从地层中提取更大体积的高温液体，具有较高的开发成本和技术投入。换句话来说，针对深部热储开采，在现有条件下，唯一的途径就是要突破规模化储层压裂改造，获取理想的更大体积的缝网结构，以便成功实现egs商业化开采。但相关的研究至今仍未突破，一直是制约我国深部地热资源规模化开发利用最大的技术难题。

技术实现思路

1、本发明提出了一种基于软弱结构的深部热储规模化压裂施工方案设计方法，旨在通过研究深部热储规模化压裂软弱结构的作用机制，优选可以实施规模化压裂的地层软弱结构带，通过低排量、低强度的压裂，达到良好的效果。

2、为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

3、基于软弱结构的深部热储规模化压裂施工方案设计方法，其特征在于，步骤包括：

4、对深部热储规模压裂地层软弱结构进行刻画与表征，得到综合表征大模型；所述综合表征大模型包括：深部热储孔渗演变模型、深部热储物性特征模型、深部热储力学特性随温度的演变模型、井储地质模型、场地尺度深部热储三维地质模型、多尺度嵌入式软弱结构地质模型和岩石力学本构模型；

5、基于所述综合表征大模型，对深部热储规模压裂地层软弱结构带进行圈定和压裂性评价，得到圈定区域；

6、基于所述圈定区域，预测深部热储规模压裂地层软弱结构压裂改造最远的扰动范围和距离；

7、基于深部热储规模压裂地层软弱结构压裂改造最远的扰动范围和距离，确定井距、设计井位、部署井网和优选压裂层段，完成深部热储规模化压裂施工方案设计。

8、优选的，在所述综合表征大模型中，

9、所述深部热储孔渗演变模型用于表征实验室尺度热储物性特征分布；

10、所述深部热储物性特征模型用于表征高温下实验室尺度热储物理特征分布；

11、所述深部热储力学特性随温度的演变模型用于表征高温下实验室尺度深部热储力学特征分布；

12、所述井储地质模型用于表征井储尺度热储的分布特征；

13、所述场地尺度深部热储三维地质模型用于分析和解释不同类型、不同尺度热储深部热储规模压裂地层的精确信息；

14、所述多尺度嵌入式软弱结构地质模型用于定位、刻画不同类型、不同尺度的软弱结构；

15、所述岩石力学本构模型用于表征深部热储复杂的软弱结构特征。

16、优选的，进行圈定的方法包括：利用所述综合表征大模型分析热储参数，研究深部热储非线性评价方法，评价热储的质量和软弱程度，完成深部热储规模压裂地层软弱结构带的圈定。

17、优选的，进行可压裂性评价的方法包括：建立反应岩石变形破坏这一全过程特征的力学脆性指数模型，分析热储软弱结构的脆性、活化条件和扩展方式，依据岩石脆性、软弱结构的发育特征和地应力分布，获取深部热储规模压裂地层软弱结构的可压裂性。

18、优选的，基于所述综合表征大模型，结合三轴压裂实验，预测热储压裂改造最远的扰动范围和距离。

19、本发明还提供了基于软弱结构的深部热储规模化压裂施工方案设计系统，所述系统用于实现上述方法，包括：构建模块、圈定模块、预测模块和设计模块；

20、所述构建模块用于对深部热储规模压裂地层软弱结构进行刻画与表征，得到综合表征大模型；

21、所述圈定模块用于基于所述综合表征大模型，对深部热储规模压裂地层软弱结构带进行圈定和压裂性评价，得到圈定区域；

22、所述预测模块用于基于所述圈定区域，预测深部热储规模压裂地层软弱结构压裂改造最远的扰动范围和距离；

23、所述设计模块用于基于深部热储规模压裂地层软弱结构压裂改造最远的扰动范围和距离，确定井距、设计井位、部署井网和优选压裂层段，完成深部热储规模化压裂施工方案设计。

24、优选的，所述综合表征大模型包括：深部热储孔渗演变模型、深部热储物性特征模型、深部热储力学特性随温度的演变模型、井储地质模型、场地尺度深部热储三维地质模型、多尺度嵌入式软弱结构地质模型和岩石力学本构模型；

25、所述深部热储孔渗演变模型用于表征实验室尺度热储物性特征分布；

26、所述深部热储物性特征模型用于表征高温下实验室尺度热储物理特征分布；

27、所述深部热储力学特性随温度的演变模型用于表征高温下实验室尺度深部热储力学特征分布；

28、所述井储地质模型用于表征井储尺度热储的分布特征；

29、所述场地尺度深部热储三维地质模型用于分析和解释不同类型、不同尺度热储深部热储规模压裂地层的精确信息；

30、所述多尺度嵌入式软弱结构地质模型用于定位、刻画不同类型、不同尺度的软弱结构；

31、所述岩石力学本构模型用于表征深部热储复杂的软弱结构特征。

32、本发明的有益效果为：

33、本发明通过综合表征大模型的构建和分析，能够精准地圈定适合压裂的地层软弱结构带，预测压裂改造的最远扰动范围和距离，从而优化井位设计、井网部署和压裂层段的选择，实现低排量、低强度压裂条件下的高效开采，显著提高了深部热储资源的开发效率和安全性。

技术特征：

1.基于软弱结构的深部热储规模化压裂施工方案设计方法，其特征在于，步骤包括：

2.根据权利要求1所述的基于软弱结构的深部热储规模化压裂施工方案设计方法，其特征在于，在所述综合表征大模型中，

3.根据权利要求1所述的基于软弱结构的深部热储规模化压裂施工方案设计方法，其特征在于，进行圈定的方法包括：利用所述综合表征大模型分析热储参数，研究深部热储非线性评价方法，评价热储的质量和软弱程度，完成深部热储规模压裂地层软弱结构带的圈定。

4.根据权利要求1所述的基于软弱结构的深部热储规模化压裂施工方案设计方法，其特征在于，进行压裂性评价的方法包括：建立反应岩石变形破坏这一全过程特征的力学脆性指数模型，分析热储软弱结构的脆性、活化条件和扩展方式，依据岩石脆性、软弱结构的发育特征和地应力分布，获取深部热储规模压裂地层软弱结构的可压裂性。

5.根据权利要求1所述的基于软弱结构的深部热储规模化压裂施工方案设计方法，其特征在于，基于所述综合表征大模型，结合三轴压裂实验，预测热储压裂改造的扰动范围和距离。

6.基于软弱结构的深部热储规模化压裂施工方案设计系统，所述系统用于实现权利要求1-5任一项所述的方法，其特征在于，包括：构建模块、圈定模块、预测模块和设计模块；

7.根据权利要求6所述的基于软弱结构的深部热储规模化压裂施工方案设计系统，其特征在于，所述综合表征大模型包括：深部热储孔渗演变模型、深部热储物性特征模型、深部热储力学特性随温度的演变模型、井储地质模型、场地尺度深部热储三维地质模型、多尺度嵌入式软弱结构地质模型和岩石力学本构模型；

技术总结
本发明公开了基于软弱结构的深部热储规模化压裂施工方案设计方法，涉及高温地热资源勘探开发技术领域，步骤包括：对深部热储规模压裂地层软弱结构进行刻画与表征，得到综合表征大模型；基于综合表征大模型，对深部热储规模压裂地层软弱结构带进行圈定和压裂性评价，得到圈定区域；基于圈定区域，预测深部热储规模压裂地层软弱结构压裂改造最远的扰动范围和距离；基于可压裂性和预测热储压裂改造最远的扰动范围和距离，确定井距、设计井位、部署井网和优选压裂层段，完成深部热储规模化压裂施工方案设计。本发明通过综合表征大模型的构建和分析，能够精准地圈定适合压裂的地层软弱结构带，预测压裂改造的最远扰动范围和距离，实现高效开采。

技术研发人员：付国强,谭治宇,肖凡,吴晓格,田安乐,王德昭
受保护的技术使用者：中国矿业大学
技术研发日：
技术公布日：2025/3/16