[發明專利]一種確定油氣井致密儲層中纖維暫堵轉向液最優用量的方法

有效

• 申請號: 201711386760.0
• 申請日: 2017-12-20
• 公開（公告）號: CN108316915B
• 公開（公告）日: 2021-05-18
• 發明（設計）人: 汪道兵;周福建;宇波;侯艷紅;孫東亮;劉雄飛;韓東旭;李敬法;王鵬;李秀輝;譚艷新
• 申請（專利權）人: 北京石油化工學院
• 主分類號: E21B49/00
• 分類號: E21B49/00;E21B43/26
• 代理公司: 北京中政聯科專利代理事務所(普通合伙) 11489
• 代理人: 陳超

1.一種確定油氣井致密儲層中纖維暫堵轉向液最優用量的方法，該方法包括以下步驟：

步驟一：計算鉆井后油氣井的井壁上的切向應力，公式如下：

σ_θ0＝-p_w+(σ_H+σ_h)-2(σ_H-σ_h)cos(2θ) (1)

其中，p_w為井底液柱靜壓力，單位為兆帕；σ_H和σ_h為遠場最大、最小水平主應力，單位為：兆帕；θ為極角，即井徑方向與x軸正向的夾角，單位為弧度；

步驟二：在油氣井的井壁處，計算注入流體誘導的切向應力，公式如下：

σ_θ1＝η(p_w-p₀) (2)

其中，p_w為井底液柱靜壓力，單位為兆帕；p₀為原始地層壓力，單位為兆帕；α為Biot彈性系數，ν為巖石泊松比；

步驟三：在油氣井的井壁處，計算人工裂縫誘導的應力分別如下：

Δσ_y＝v(Δσ_x+Δσ_z) (5)

式中：

其中，r_w為井眼半徑，單位為米；r₁為極徑，即井眼半徑與半縫高平方和的算術平方根，單位為米；c為半縫高，單位為米；如果θ₁為負值，則用θ₁+π代替；p為人工裂縫內凈壓力，單位為兆帕；

步驟四：將步驟三直角坐標下應力轉換成極坐標下的應力，得到在油氣井井壁處，人工裂縫誘導的切向應力，公式如下：

σ_θ2＝Δσ_xsin²θ+Δσ_ycos²θ-Δτ_xysin(2θ) (8)

步驟五：將上式(1)、(2)和式(8)相聯立，即得到第一次壓裂后油氣井井壁周圍的切向應力分布；

步驟六：根據巖石彈性破裂準則，人工裂縫沿著切向應力最小點啟裂；因此，要使得加入纖維后裂縫從新的方向啟裂，纖維濾餅附加壓降值加上第一次壓裂后井壁切向應力之和必須大于等于第一次壓裂后井壁切向應力的極小值與巖石的抗張強度之和，即

Δp_fiber+σ_θx≥σ_θ，min+T (9)

式中，Δp_fiber表示纖維濾餅附加壓降值，單位為兆帕，σ_θx表示第一次壓裂縫處切向應力，單位為兆帕，σ_θ，min表示第一次壓裂后井壁切向應力的極小值，單位為兆帕，T表示巖石的抗張強度，單位為兆帕，

從而確定纖維濾餅附加壓降的最優值；

步驟七：測量現場纖維濃度為2％，根據達西公式：Q＝kAΔP/(μL)＝kwhΔP/(μL)，計算出排量低于1.5m³/min時對應的最優纖維濾餅長度；

其中，k為纖維濾餅滲透率，L為最優纖維濾餅長度，單位為m，μ為壓裂液粘度，單位為：Pa·s，Q為注入纖維暫堵轉向液的排量，單位為：m³/min，w為縫寬，單位為m，h為半縫高，單位為m，縫寬和半縫高通過PKN或KGD(PKN:Perkins-Kern-Nordgren，KGD:Khristianovic-Geertsma-de Klerk，取首字母)模型或壓裂軟件計算得到，ΔP為第六步驟中得到的纖維濾餅附加壓降的最優值，單位為兆帕；

步驟八：由步驟七中得到的最優纖維濾餅長度，確定計算出纖維暫堵轉向液的最優體積為2×最優纖維濾餅長度×縫寬×半縫高÷纖維濃度，公式如下：

V_opt＝2Lwh/n (10)

其中，n為纖維加入濃度，該濃度為質量體積分數，L為纖維濾餅長度，單位為m，w為縫寬，單位為m，h為半縫高，單位為m。

2.如權利要求1所述的方法，其中，所述致密儲層包括非常規油氣藏中的頁巖氣、煤層氣或常規油氣藏中的低滲透或超低滲透儲層。

3.如權利要求1或2所述的方法，其中，所述油氣井包括上述致密儲層中的直井、水平井或斜井。