[發明專利]一種自支撐裂縫導流能力的數值計算方法

有效

• 申請號: 201810483072.4
• 申請日: 2018-05-18
• 公開（公告）號: CN108397184B
• 公開（公告）日: 2021-04-20
• 發明（設計）人: 盧聰;郭建春;陳遲;白翔;鄭云川;尹叢彬;茍興豪;黎俊峰;黃楚淏;鐘燁
• 申請（專利權）人: 西南石油大學
• 主分類號: E21B47/00
• 分類號: E21B47/00;E21B43/267
• 代理公司: 成都金英專利代理事務所(普通合伙) 51218
• 代理人: 袁英

1.一種自支撐裂縫導流能力的數值計算方法，依次包括以下步驟：

(A)對目標儲層裂縫面進行單元離散分析，建立裂縫受力變形模型，繪制裂縫應力-位移圖版，過程如下：對掃描裂縫面三維數據進行坐標變換，使兩個裂縫表面剛好接觸，對上裂縫面施加向下的初始位移量Z₀，在豎軸方向上選定一個離散單元，離散單元截面為正方形，邊長為X，上裂縫面高度Z₁，豎軸方向上所受的壓力為ΔF_z，壓縮量為ΔZ₁，在豎軸方向所受的應力值為：

式中：σ_m為裂縫巖體的抗壓強度；

M_c為巖體的應力突變系數；

υ為裂縫巖體的泊松比；

利用下式求得上裂縫面所受的應力值σ：

式中：m—對裂縫面進行立方單元離散后，橫軸方向共有m排離散單元；

n—對裂縫面進行立方單元離散后，縱軸方向共有n列離散單元；

Δσ_i,j—橫軸方向第i排，縱軸方向第j列的離散單元所受的應力值；

以Z表示上裂縫面的向下位移量，以σ表示上裂縫面所受的應力值，通過對上裂縫面施加不同的向下位移量，獲得一定數量的(σ，Z)數據點，繪制σ-Z圖版，得到Z＝f(σ)曲線；

(B)利用步驟(A)繪制的應力-位移圖版確定目標儲層裂縫在已知閉合應力σ_f作用下的裂縫變形量Z_f；

(C)對目標儲層巖板表面進行激光掃描，基于步驟(B)計算裂縫寬度矩陣W_f；

(D)根據格子玻爾茲曼方法，利用下式計算裂縫內流體粒子微團的流動速度、密度及壓力：

式中：α—流體粒子微團的規定運動方向；α＝0，1，2……18；

—流體粒子微團在空間和時間維度上的分布函數；

—流體粒子微團在α方向上的離散速度；

δ_t—離散時間步長；

τ₀—松弛時間，一般計算為τ₀＝3μ+0.5，μ為流體粘度；

—流體粒子微團在空間位置為時間為t+δ_t時刻的分布函數；

—流體粒子微團在α方向上，空間位置為時間為t的平衡分布函數；

ρ—時間為t時，流體粒子微團密度；

—時間為t時，流體粒子微團流動速度；

p—時間為t時，流體粒子微團的壓力；

(E)基于步驟(D)，利用下式計算裂縫內流體流量Q，裂縫入口壓力P₁和裂縫出口壓力P₂：

式中：W_fin—裂縫入口處的裂縫寬度矩陣；

U_fx—流體粒子微團在裂縫長度方向上的流速分布矩陣；

X—對目標儲層裂縫面進行單元離散分析時，離散單元的邊長；

w_finj—矩陣W_fin中的元素；

u_fxj—矩陣U_fx中的元素；

p_inj—裂縫入口處的壓力分布矩陣P_in中的元素；

p_outj—裂縫出口處的壓力分布矩陣P_out中的元素；

k—對裂縫面進行掃描后，縱軸方向共有k列個掃描數點；

(F)使用以下公式計算裂縫導流能力：

式中：F_cd—裂縫導流能力；

μ—流體粘度；

L—裂縫長度；

B—裂縫寬度。