页岩储层勘探开发实践表明,水平井钻井和体积压裂是实现页岩储层商业开发的关键工艺,微地震数据是评价储层改造体积的关键参数。一方面,以微地震监测和测斜仪等为代表的直接监测手段由于其特定的工程作业条件、解释精度和经济成本制约而难以大规模推广;另一方面,微地震事件预测数值模拟方法缺乏一定的科学性,使得储层改造体积的评价与气井压裂后生产动态的预测相对分离,限制了微地震数据的使用潜力。本文针对以上问题进行了系统调研和研究,探究了水力压裂过程中微地震事件的触发机理以及压裂后页岩储层气体复杂的流动行为,建立了页岩储层体积压裂微地震事件及生产动态一体化预测的数学模型,主要完成了以下内容:(1)研究页岩储层体积压裂微地震事件预测的数学模型。将页岩储层发育的随机天然裂缝考虑为共轭的裂缝系统,基于岩石力学和渗流力学推导微地震事件触发准则,结合水力裂缝延伸方程、压裂液滤失方程、压裂液在储层中的流动方程和渗透率方程等,共同建立页岩储层体积压裂微地震事件预测的数学模型。(2)微地震事件预测及敏感性分析。基于建立的页岩储层体积压裂微地震事件预测的数学模型详细描述微地震事件的触发和演化行为,对影响微地震事件分布的主要地质参数和工程参数进行敏感性分析,并使用实际的现场微地震监测数据进行对模型的可靠性进行验证。(3)研究页岩储层体积压裂生产动态模拟的数学模型。在微地震事件预测的分布范围内,将破碎区考虑为多孔介质,考虑有机微观到无机宏观的多尺度流动行为和生产过程中的应力敏感效应,建立“有机质-无机质-裂缝系统”三重介质压裂后生产动态模拟数学模型。(4)页岩储层体积压裂微地震事件及生产动态预测一体化技术研究。将微地震事件预测分布范围内的储层渗透率增量传递至页岩储层体积压裂生产动态模拟的数学模型,并基于现场生产数据进行拟合验证,初步实现微地震事件及生产动态预测一体化计算;定量分析地质参数和工程参数对压裂后产能预测的影响,指导页岩储层体积压裂压前优化设计和压裂后评价。