本發明涉及油氣田增產改造技術領域，具體而言，涉及一種水平井段內多簇壓裂優化方法及系統。

背景技術：

非常規儲層(頁巖油氣、致密砂巖油氣)具有致密低滲等特點，必須對該類儲層進行水平井分段多簇壓裂，增大人工裂縫與儲層的接觸面積，才能使得該類儲層得到工業化開采。水平井分段多簇壓裂是指采用封隔器將一定長度的待壓裂水平段封隔，在待壓裂段內又以一定間距(簇間距)進行多簇射孔壓裂。在一段壓裂施工結束后，改變封隔器坐封位置，進行下一段分段多簇壓裂，如此重復進行，直到所有水平段被分段多簇壓裂。水平井分段多簇壓裂優化設計的核心是單段內多簇壓裂優化設計。單一段內多簇射孔壓裂的原則是盡可能實現每個射孔簇裂縫都能有效延伸，從而增大改造體積。目前，關于水平井段內多簇射孔壓裂優化設計存在一定的缺陷，例如在建立的段內多簇裂縫擴展數值計算模型中，其假設的裂縫高度是定值，即模型是二維的。或者是綜合考慮縫間應力干擾和簇間流量動態分配，建立了段內多簇裂縫擴展擬三維模型，但卻沒有考慮井筒摩阻，以及采用了靜態斷裂力學計算裂縫高度，從而使得裂口和裂縫尖端逢高相差不大。

技術實現要素：

有鑒于此，本發明的目的在于提供一種水平井段內多簇壓裂優化方法及系統，以解決上述問題。

本發明較佳實施例提供一種水平井段內多簇壓裂優化方法，應用于水平井段內多簇壓裂優化裝置，所述水平井段內多簇壓裂優化裝置預存有地層參數和多組施工參數，所述方法包括：

建立壓裂液流動控制方程組，將預存的所述地層參數和所述施工參數帶入所述壓裂液流動控制方程組，得到裂縫內流體壓力；

建立應力干擾計算控制方程組，根據所述裂縫內流體壓力獲得各裂縫單元的凈壓力，并根據建立的所述應力干擾計算控制方程組，獲得各裂縫單元對應的法向位移不連續量和切向位移不連續量；

建立多裂縫同步擴展三維形態計算方程組，獲得裂縫寬度分布情況；

結合建立的所述壓裂液流動控制方程組、所述應力干擾計算控制方程組以及所述多裂縫同步擴展三維形態計算方程組，根據縫間應力干擾和流量動態分配，建立水平井段內多簇裂縫三維延伸模型；

迭代計算出所述水平井段內多簇裂縫三維延伸模型中的各裂縫縫口流量和各裂縫各節點處的流量，將計算出的各裂縫縫口流量和各裂縫各節點處的流量帶入所述壓裂液流動控制方程組得到更新的裂縫內流體壓力；

將更新后的裂縫內流體壓力帶入所述應力干擾計算控制方程組更新各裂縫單元的法向位移不連續量和切向位移不連續量；

根據更新后的法向位移不連續量更新所述水平井段內多簇裂縫三維延伸模型中的各裂縫縫口流量和各裂縫各節點處的流量；

根據更新后的各裂縫縫口流量和各裂縫各節點處的流量判斷所述水平井段內多簇裂縫三維延伸模型是否收斂；

若收斂，則根據更新后的法向位移不連續量和切向位移不連續量計算得到裂縫尖端能量釋放率，并判斷裂縫是否擴展，若擴展，則更新裂縫形態，得到不同施工參數施工結束時的裂縫形態。

本發明另一較佳實施例提供一種水平井段內多簇壓裂優化系統，應用于水平井段內多簇壓裂優化裝置，所述水平井段內多簇壓裂優化裝置預存有地層參數和多組施工參數，所述水平井段內多簇壓裂優化系統包括：

第一建立模塊，用于建立壓裂液流動控制方程組，將預存的所述地層參數和所述施工參數帶入所述壓裂液流動控制方程組，得到裂縫內流體壓力；

第二建立模塊，用于建立應力干擾計算控制方程組，根據所述裂縫內流體壓力獲得各裂縫單元的凈壓力，并根據建立的所述應力干擾計算控制方程組，獲得各裂縫單元對應的法向位移不連續量和切向位移不連續量；

第三建立模塊，用于建立多裂縫同步擴展三維形態計算方程組，獲得裂縫寬度分布情況；

第四建立模塊，用于結合建立的所述壓裂液流動控制方程組、所述應力干擾計算控制方程組以及所述多裂縫同步擴展三維形態計算方程組，根據縫間應力干擾和流量動態分配，建立水平井段內多簇裂縫三維延伸模型；

迭代模塊，用于迭代計算出所述水平井段內多簇裂縫三維延伸模型中的各裂縫縫口流量和各裂縫各節點處的流量，將計算出的各裂縫縫口流量和各裂縫各節點處的流量帶入所述壓裂液流動控制方程組得到更新的裂縫內流體壓力；

第一更新模塊，用于將更新后的裂縫內流體壓力帶入所述應力干擾計算控制方程組更新各裂縫單元的法向位移不連續量和切向位移不連續量；

第二更新模塊，用于根據更新后的法向位移不連續量更新所述水平井段內多簇裂縫三維延伸模型中的各裂縫縫口流量和各裂縫各節點處的流量；

判斷模塊，用于根據更新后的各裂縫縫口流量和各裂縫各節點處的流量判斷所述水平井段內多簇裂縫三維延伸模型是否收斂；

計算模塊，用于在判斷為收斂時，根據更新后的法向位移不連續量和切向位移不連續量計算得到裂縫尖端能量釋放率，并判斷裂縫是否擴展，若擴展，則更新裂縫形態，得到不同施工參數施工結束時的裂縫形態。

本發明實施例提供的一種水平井段內多簇壓裂優化方法及系統，應用于水平井段內多簇壓裂優化裝置，該水平井段內多簇壓裂優化方法根據地層參數和多組施工參數建立壓裂液流動控制方程組、應力干擾計算控制方程組以及多裂縫同步擴展三維形態計算方程組，并在此基礎上，考慮縫間應力和流量動態分配建立水平井段內多簇裂縫三維延伸模型。根據建立的水平井段內多簇裂縫三維延伸模型模擬不同施工參數下的裂縫形態以優化施工參數。該水平井段內多簇壓裂優化方案全面考慮多個影響因素以建立水平井段內多簇裂縫三維延伸模型，達到了良好的優化效果。

為使本發明的上述目的、特征和優點能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例，并配合所附附圖，作詳細說明如下。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施例的技術方案，下面將對實施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，應當理解，以下附圖僅示出了本發明的某些實施例，因此不應被看作是對范圍的限定，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他相關的附圖。

圖1為本發明較佳實施例提供的一種水平井段內多簇壓裂優化裝置的示意性結構框圖。

圖2為本發明較佳實施例提供的一種水平井段內多簇壓裂優化方法的流程圖。

圖3為本發明較佳實施例提供的水平井段內多簇壓裂流體流動示意圖。

圖4為圖2中步驟s103的子步驟的流程圖。

圖5為本發明較佳實施例提供的裂縫離散示意圖。

圖6為本發明較佳實施例提供的裂縫示意圖。

圖7為本發明較佳實施例提供的水平井段內多簇壓裂優化系統的示意性結構框圖。

圖8為本發明較佳實施例提供的方案1得到的裂縫延伸軌跡及縫寬分布圖。

圖9為本發明較佳實施例提供的方案2得到的裂縫延伸軌跡及縫寬分布圖。

圖10為本發明較佳實施例提供的方案3得到的裂縫延伸軌跡及縫寬分布圖。

圖11為本發明較佳實施例提供的不同方案進入每條裂縫的液量百分比對比圖。

圖12為本發明較佳實施例提供的不同方案壓裂裂縫長度對比圖。

圖標：100-水平井段內多簇壓裂優化裝置；110-水平井段內多簇壓裂優化系統；111-第一建立模塊；112-第二建立模塊；113-第三建立模塊；114-第四建立模塊；115-迭代模塊；116-第一更新模塊；117-第二更新模塊；118-判斷模塊；119-計算模塊；120-處理器；130-存儲器。

具體實施方式

下面將結合本發明實施例中附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。通常在此處附圖中描述和示出的本發明實施例的組件可以以各種不同的配置來布置和設計。因此，以下對在附圖中提供的本發明的實施例的詳細描述并非旨在限制要求保護的本發明的范圍，而是僅僅表示本發明的選定實施例。基于本發明的實施例，本領域技術人員在沒有做出創造性勞動的前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。

應注意到：相似的標號和字母在下面的附圖中表示類似項，因此，一旦某一項在一個附圖中被定義，則在隨后的附圖中不需要對其進行進一步定義和解釋。

請參閱圖1，為本發明實施例提供的一種水平井段內多簇壓裂優化裝置100的示意性結構框圖。在本實施例中，所述水平井段內多簇壓裂優化裝置100包括水平井段內多簇壓裂優化系統110、處理器120以及存儲器130。其中，所述存儲器130與處理器120之間直接或間接地電性連接，以實現數據的傳輸或交互。所述水平井段內多簇壓裂優化系統110包括至少一個可以軟件或固件的形式存儲于所述存儲器130中或固化在所述水平井段內多簇壓裂優化裝置100的操作系統中的軟件功能模塊。所述處理器120用于執行存儲器130中存儲的可執行模塊，例如所述水平井段內多簇壓裂優化系統110包括的軟件功能模塊或計算機程序，以對裂縫形態進行優化。

本實施例中，所述水平井段內多簇壓裂優化裝置110可以是，但不限于，網絡服務器、數據庫服務器或安裝于服務器中的數據處理裝置等。

如圖2所示，是本發明實施例提供的一種應用于圖1所示的水平井段內多簇壓裂優化裝置100的水平井段內多簇壓裂優化方法的示意性流程圖。所應說明是，本實施例提供的方法不以圖2及以下所述的順序為限制。下面將對圖2所示的具體流程進行詳細的闡述。

步驟s101，建立壓裂液流動控制方程組，將預存的所述地層參數和所述施工參數帶入所述壓裂液流動控制方程組，得到裂縫內流體壓力。

水平井分段多簇壓裂是指采用封隔器將一定長度的待壓裂水平段封隔，在待壓裂段內又以一定間距(簇間距)進行多簇射孔壓裂，如圖3所示。在一段壓裂施工結束后，改變封隔器坐封位置，進行下一段分段多簇壓裂，如此重復進行，直到所有水平段被分段多簇壓裂。可選地，在本實施例中，所述水平井段內多簇壓裂優化裝置100預存有地層參數和多組施工參數。所述地層參數包括地應力參數、地層巖石彈性模量、地層巖石泊松比、地層巖石臨界能量釋放率以及地層濾失系數。所述施工參數包括水平井井筒直徑、一段內射孔簇數、每一射孔簇之間的簇間距、每簇射孔孔眼數目和射孔孔徑、壓裂液性質以及施工排量。

在本實施例中，所述建立壓裂液流動控制方程組的步驟包括以下內容：

建立壓裂液在井筒中流動的摩阻計算方程：

建立壓裂液在射孔孔眼中流動的摩阻計算方程：

建立壓裂液在裂縫中流動的壓降計算方程：

建立壓裂液在裂縫中流動的連續性方程：

根據基爾霍夫定理可知，壓裂液在井筒根部的壓力等于縫口壓力、射孔壓降、井筒摩阻之和，即建立的壓裂液在井筒根部的壓力計算方程為：

pw＝pfw,i+ppf,i+pf,i(5)

壓裂液總排量等于流入每條裂縫的流量之和，即建立的壓裂液總排量計算方程為：

其中，p為縫內流體壓力，mpa；q為壓裂液在裂縫單元的流量，m³/s；k為壓裂液的稠度系數，pa·sⁿ；n為壓裂液的流態指數，無因次；h為裂縫半縫高，m；w為裂縫寬度，m；t為施工時間，s；ct為壓裂液綜合濾失系數，m/s^1/2；τ(s)為t時刻壓裂液到達s處所需時間，s；qt(t)為t時刻壓裂液總排量，m³/s；qi(t)為t時刻進入第i條半翼裂縫的流量，m³/s；n為裂縫簇數；pw為井筒根部流體壓力，mpa；pfw,i為第i條半翼裂縫的縫口壓力，mpa；ppf,i為第i條半翼裂縫處的射孔孔眼摩阻，mpa；pf,i為井筒根部到第i條半翼裂縫的井筒摩阻，mpa；np為射孔孔眼數目；d為射孔孔眼直徑，m；c為孔眼流量系數；ρ為壓裂液混合密度，kg/m³。

步驟s102，建立應力干擾計算控制方程組，根據所述裂縫內流體壓力獲得各裂縫單元的凈壓力，并根據建立的所述應力干擾計算控制方程組，獲得各裂縫單元對應的法向位移不連續量和切向位移不連續量。

在本實施例中所述建立應力干擾計算控制方程組的步驟，包括：

將水力裂縫離散為多個裂縫單元，得到每個裂縫單元在地層中任意一點產生的誘導應力：

考慮縫高效應，并根據應力疊加原理得到多個裂縫單元在地層任意一點產生的誘導應力為：

其中，

其中，為裂縫單元切向位移不連續量，m；為裂縫單元法向位移不連續量，m；為單元j局部坐標系軸到全局坐標系x軸的轉角，逆時針方向為正，反之為負，無因次；(xj,yj)為裂隙單元j中心在全局坐標系下的坐標位置，m；ν為地層泊松比，無因次；μ為地層剪切模量，mpa；為第j個裂縫單元的半長，m；h裂縫單元高度，m；dij為地層任意一點到裂縫單元的距離，m。

步驟s103，建立多裂縫同步擴展三維形態計算方程組，獲得裂縫寬度分布情況。

在本實施例中，所述多裂縫同步擴展三維形態計算方程組包括裂縫寬度計算方程組、裂縫長度計算方程組以及裂縫高度計算方程組。其中，請參閱圖4，所述多裂縫同步擴展三維形態計算方程組通過以下方式建立：

步驟s1031，將裂縫沿劃分為多個裂縫單元，建立裂縫寬度計算方程組，根據疊加原理得到裂縫寬度分布情況。

可選地，在本實施例中，所述裂縫寬度計算方程組通過以下方式建立：建立縫隙實際縫寬計算方程，把裂縫沿長度方向上分成若干個小單元，垂直于縫長方向的每一個裂縫剖面都可簡化為平面應變問題中的一條線裂縫，并且認為這些線裂紋彼此獨立不受鄰近剖面的影響，如圖5所示。建立如圖6所示的坐標系，圖6中hu和hl分別為裂縫的上擴縫高和下延縫高，h為產層的半高，h為裂縫半縫高，zu和zl分別為裂縫橫截面與蓋層、底層交界面的坐標值，zd為裂縫中心與產層中心之距。

作用于裂縫面的凈壓力可分解為如下幾種力：裂縫中心的凈壓力pnet，流體縫高方向摩阻壓降gv|z|，流體重力作用壓差gρz，地應力梯度gsz，蓋層與產層的應力σu，底層與產層的應力差σl。其中，上述各個力單獨作用時裂縫寬度分別為：w1、w2、w3、w4、w5、w6。由疊加原理可得裂縫實際縫寬為：

w＝w1-w2-w3+w4-w5-w6(13)

由england和green公式可以計算得到縫隙寬度剖面上任意坐標z處的寬度大小為：

其中，將作用在裂縫壁面的力分別帶入公式(14)積分可得：

由式(15a)可計算裂縫中心凈壓力在裂縫中心產生的縫寬為：

計算沿裂縫高度上由裂縫中心凈壓力而造成的縫寬分布：

其中，w1、w2、w3、w4、w5、w6分別為裂縫中心的凈壓力pnet，流體縫高方向摩阻壓降gv|z|，流體重力作用壓差gρz，地應力梯度gsz，蓋層與產層的應力σu以及底層與產層的應力差σl單獨作用時的裂縫寬度；w1o為裂縫單元法向位移不連續量f(z)為作用于裂縫壁面的偶分布應力，mpa；g(z)為作用于裂縫壁面的奇分布應力，mpa；f(t)為偶分布應力的中間積分函數，mpa.m；g(t)為奇分布應力的中間積分函數，mpa；z為裂縫垂向剖面上某一點到裂縫中心的距離，m；t為積分中間變量，m；υ為泊松比；e為彈性模量，mpa；w為裂縫寬度，m。

步驟s1032，建立裂縫長度計算方程組，根據所述法向位移不連續量和所述切向位移不連續量，得到裂縫尖端應力強度因子、裂縫尖端能量釋放率、裂縫擴展方向以及裂縫長度。

在本實施例中，所述裂縫長度計算方程組通過以下方式進行建立。

根據步驟計算得到的每條裂縫裂尖單元的切向和法向位移不連續量和可得到裂縫尖端應力強度因子為：

建立裂縫尖端能量釋放率計算方程：

判斷裂縫是否擴展并計算擴展步長：

得到裂縫擴展方向：

其中，ki為i型應力強度因子，kii為ii型應力強度因子，dai為第i個裂縫尖端的擴展步長，m；damax為最大裂縫擴展步長，m；gi為第i個裂縫尖端的能量釋放率，n·m^-1；gc為地層巖石臨界能量釋放率，n·m^-1；gmax為所有裂縫尖端中最大的能量釋放率，n·m^-1；θ0為裂縫裂縫擴展方向。

步驟s1033，沿縫長方向對裂縫進行離散，建立裂縫高度計算方程組，得到裂縫上、下尖端的應用強度因子以及擴展步長，并對擴展步長進行累加，得到裂縫高度。

在本實施例中，所述裂縫高度計算方程組通過以下方式進行建立。

如圖5所示，沿縫長方向對裂縫進行離散，垂直于縫長方向每一縱截面相當于一條線裂縫。和計算裂縫長度一樣，計算每一縱截面高度時，首先計算每一縱截面裂縫上下尖端的應力強度因子，計算公式為：

其中，klow為縱截面底部尖端應力強度因子，ktop為縱截面頂部尖端應力強度因子，wlow_tip為靠近縱截面底部尖端距離a處的裂縫寬度，m；wtop_tip為靠近縱截面頂部尖端距離a處的裂縫寬度，m。

將式(22)帶入式(19)和式(20)中可計算出每一縱截面裂縫上下兩個尖端的擴展步長，對每一縱截面每一時步的擴展步累加就可計算出裂縫高度。

步驟s104，結合建立的所述壓裂液流動控制方程組、所述應力干擾計算控制方程組以及所述多裂縫同步擴展三維形態計算方程組，根據縫間應力干擾和流量動態分配，建立水平井段內多簇裂縫三維延伸模型。

在本實施例中，所述水平井段內多簇裂縫三維延伸模型通過以下方式建立。

端段內多簇壓裂時整個系統和每條裂縫需要分別滿足如式(23)和式(24)的物質平衡方程：

步驟s105，迭代計算出所述水平井段內多簇裂縫三維延伸模型中的各裂縫縫口流量和各裂縫各節點處的流量，將計算出的各裂縫縫口流量和各裂縫各節點處的流量帶入所述壓裂液流動控制方程組得到更新的裂縫內流體壓力。

方程(1)～(24)構成了水平井段內多簇壓裂裂縫動態延伸非線性方程組，每時刻井筒根部流體壓力為已知，每時刻進入每條裂縫的流量、縫內流量分布、時間步長是未知量，需要迭代求解，迭代格式如式(25)和式(26)，根據裂縫縫口流量和各裂縫各節點處的流量的迭代方程得到各裂縫縫口流量和各裂縫各節點處的流量。

qi,j+1＝(1-α1)qi,j+α1qi,j+1/2(25)

q(i)k,j+1＝(1-α2)q(i)k,j+α2q(i)k,j+1/2(26)

其中，qi,j+1為第i條裂縫第j+1個迭代步的縫口流量，m³/s；q(i)k,j+1為第i條裂縫內第k個節點第j+1個迭代步的流量，m³/s；α1和α2為迭代因子，α1＝α2＝0.1。

步驟s106，將更新后的裂縫內流體壓力帶入所述應力干擾計算控制方程組更新各裂縫單元的法向位移不連續量和切向位移不連續量。

步驟s107，根據更新后的法向位移不連續量更新所述水平井段內多簇裂縫三維延伸模型中的各裂縫縫口流量和各裂縫各節點處的流量。

步驟s108，根據更新后的各裂縫縫口流量和各裂縫各節點處的流量判斷所述水平井段內多簇裂縫三維延伸模型是否收斂。

具體地，通過公式(27)對各裂縫縫口流量和各裂縫各節點處的流量以判斷所述水平井段內多簇裂縫三維延伸模型是否收斂。當式(27)中的第一項小于迭代收斂容差時，再進行式(27)中的第二項的判斷。若式(27)中的第二項小于迭代容差，則判定為驗證通過，進入到后續的步驟。

其中，tol為迭代收斂容差；nki為第i條裂縫離散的流量計算點數。

步驟s109，若收斂，則根據更新后的法向位移不連續量和切向位移不連續量計算得到裂縫尖端能量釋放率，并判斷裂縫是否擴展，若擴展，則更新裂縫形態，得到不同施工參數施工結束時的裂縫形態。

請參閱圖7，本發明另一較佳實施例提供一種水平井段內多簇壓裂優化系統110，應用于水平井段內多簇壓裂優化裝置100，所述水平井段內多簇壓裂優化裝置100預存有地層參數和多組施工參數，所述水平井段內多簇壓裂優化系統110包括第一建立模塊111、第二建立模塊112、第三建立模塊113、第四建立模塊114、迭代模塊115、第一更新模塊116、第二更新模塊117、判斷模塊118以及計算模塊119。

所述第一建立模塊111用于建立壓裂液流動控制方程組，將預存的所述地層參數和所述施工參數帶入所述壓裂液流動控制方程組，得到裂縫內流體壓力。具體地，該第一建立模塊111可用于執行圖2中所示的步驟s101，具體的操作方法可參考步驟s101的詳細描述。

所述第二建立模塊112用于建立應力干擾計算控制方程組，根據所述裂縫內流體壓力獲得各裂縫單元的凈壓力，并根據建立的所述應力干擾計算控制方程組，獲得各裂縫單元對應的法向位移不連續量和切向位移不連續量。具體地，該第二建立模塊112可用于執行圖2中所示的步驟s102，具體的操作方法可參考步驟s102的詳細描述。

所述第三建立模塊113用于建立多裂縫同步擴展三維形態計算方程組，獲得裂縫寬度分布情況。具體地，該第三建立模塊113可用于執行圖2中所示的步驟s103，具體的操作方法可參考步驟s103的詳細描述。

所述第四建立模塊114用于結合建立的所述壓裂液流動控制方程組、所述應力干擾計算控制方程組以及所述多裂縫同步擴展三維形態計算方程組，根據縫間應力干擾和流量動態分配，建立水平井段內多簇裂縫三維延伸模型。具體地，該第四建立模塊114可用于執行圖2中所示的步驟s104，具體的操作方法可參考步驟s104的詳細描述。

所述迭代模塊115用于迭代計算出所述水平井段內多簇裂縫三維延伸模型中的各裂縫縫口流量和各裂縫各節點處的流量，將計算出的各裂縫縫口流量和各裂縫各節點處的流量帶入所述壓裂液流動控制方程組得到更新的裂縫內流體壓力。具體地，該迭代模塊115可用于執行圖2中所示的步驟s105，具體的操作方法可參考步驟s105的詳細描述。

所述第一更新模塊116用于將更新后的裂縫內流體壓力帶入所述應力干擾計算控制方程組更新各裂縫單元的法向位移不連續量和切向位移不連續量。具體地，該第一更新模塊116可用于執行圖2中所示的步驟s106，具體的操作方法可參考步驟s106的詳細描述。

所述第二更新模塊117用于根據更新后的法向位移不連續量更新所述水平井段內多簇裂縫三維延伸模型中的各裂縫縫口流量和各裂縫各節點處的流量，具體地，該第二更新模塊117可用于執行圖2中所示的步驟s107，具體的操作方法可參考步驟s106的詳細描述。

所述判斷模塊118用于根據更新后的各裂縫縫口流量和各裂縫各節點處的流量判斷所述水平井段內多簇裂縫三維延伸模型是否收斂。具體地，該判斷模塊118可用于執行圖2中所示的步驟s108，具體的操作方法可參考步驟s108的詳細描述。

所述計算模塊119用于在判斷為收斂時，根據更新后的法向位移不連續量和切向位移不連續量計算得到裂縫尖端能量釋放率，并判斷裂縫是否擴展，若擴展，則更新裂縫形態，得到不同施工參數施工結束時的裂縫形態。具體地，該計算模塊119可用于執行圖2中所示的步驟s109，具體的操作方法可參考步驟s109的詳細描述。為了使本領域技術人員更好地理解本發明實施例提供的技術方案，下面結合具體應用場景對本發明實施例提供的技術方案進行說明。

表1地層參數表

表2射孔參數表

將表1和表2中的地層參數和射孔參數帶入到本發明建立的壓裂液流動控制方程組中，假設迭代初值為qi,j、q(i)k,j，通過方程(1)至方程(6)求得裂縫內流體壓力。

由縫內流體壓力值可求得各裂縫單元的凈壓力，利用式(7)～式(12)可求得對應的垂向位移不連續量和切向位移不連續量，其中垂向位移不連續量即為縫寬寬度。

將縫寬寬度帶入式(23)中求解時間步長δt，將δt代入方程組(24)求解每條裂縫縫口流量qi,j+1/2。通過公式(25)求解qi,j+1，并通過式(27)第一項判斷是否小于迭代收斂容差，若不滿足，則回到迭代開始。若滿足，則可根據式(3)計算每條裂縫各節點處的流量q(i)k,j+1/2，并通過式(26)和式(27)第二項判斷是否小于迭代容差，若不滿足，則回到迭代開始，若滿足，則結束迭代計算，進入后續步驟。

將求得的每條裂縫裂尖單元的和代入式(18)可求得裂縫尖端應力強度因子ki和kii。并根據式(19)～(21)判斷裂縫是否擴展，以及裂縫擴展方向角和擴展步長。

將每條裂縫沿縫長方向進行離散，通過式(22)計算每條裂縫每一縱截面裂縫上下尖端的應力強度因子。將計算得到的應力強度因子帶入式(19)和(20)計算出每一縱截面裂縫上下兩個尖端的擴展步長，從而計算出裂縫高度。

帶入不同的壓裂施工參數，重復上述步驟，得到壓裂施工結束時不同施工參數下的裂縫軌跡圖，如圖8～圖10所示，以及不同施工參數下進入每條裂縫的液量百分比對比圖，如圖11所示，以及壓裂裂縫長度對比圖，如圖12所示。對比分析可知，方案2更能使得壓裂裂縫均勻延伸，因此施工方案2比施工方案1和施工方案3更好。

綜上所述，本發明提供的水平井段內多簇壓裂優化方法及系統，應用于水平井段內多簇壓裂優化裝置，該水平井段內多簇壓裂優化方法根據地層參數和多組施工參數建立壓裂液流動控制方程組、應力干擾計算控制方程組以及多裂縫同步擴展三維形態計算方程組，并在此基礎上，考慮縫間應力和流量動態分配建立水平井段內多簇裂縫三維延伸模型。根據建立的水平井段內多簇裂縫三維延伸模型模擬不同施工參數下的裂縫形態以優化施工參數。該水平井段內多簇壓裂優化方案全面考慮多個影響因素以建立水平井段內多簇裂縫三維延伸模型，達到了良好的優化效果。

在本申請所提供的實施例中，應該理解到，所揭露的裝置和方法，也可以通過其它的方式實現。以上所描述的裝置實施例僅僅是示意性的，例如，附圖中的流程圖和框圖顯示了根據本發明的實施例的裝置、方法和計算機程序產品的可能實現的體系架構、功能和操作。在這點上，流程圖或框圖中的每個方框可以代表一個模塊、程序段或代碼的一部分，所述模塊、程序段或代碼的一部分包含一個或多個用于實現規定的邏輯功能的可執行指令。也應當注意，在有些作為替換的實現方式中，方框中所標注的功能也可以以不同于附圖中所標注的順序發生。例如，兩個連續的方框實際上可以基本并行地執行，它們有時也可以按相反的順序執行，這依所涉及的功能而定。也要注意的是，框圖和/或流程圖中的每個方框、以及框圖和/或流程圖中的方框的組合，可以用執行規定的功能或動作的專用的基于硬件的系統來實現，或者可以用專用硬件與計算機指令的組合來實現。

需要說明的是，在本文中，術語“包括”、“包含”或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的過程、方法、物品或者設備不僅包括那些要素，而且還包括沒有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種過程、方法、物品或者設備所固有的要素。在沒有更多限制的情況下，由語句“包括一個……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的過程、方法、物品或者設備中還存在另外的相同要素。

以上所述僅為本發明的優選實施例而已，并不用于限制本發明，對于本領域的技術人員來說，本發明可以有各種更改和變化。凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。應注意到：相似的標號和字母在下面的附圖中表示類似項，因此，一旦某一項在一個附圖中被定義，則在隨后的附圖中不需要對其進行進一步定義和解釋。

以上所述，僅為本發明的具體實施方式，但本發明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本發明揭露的技術范圍內，可輕易想到變化或替換，都應涵蓋在本發明的保護范圍之內。因此，本發明的保護范圍應以所述權利要求的保護范圍為準。