[發明專利]支撐劑不完全充填裂縫殘余縫寬評價方法及裝置

有效

• 申請號: 201811294605.0
• 申請日: 2018-11-01
• 公開（公告）號: CN109359410B
• 公開（公告）日: 2023-07-18
• 發明（設計）人: 劉乃震;柳明;何凱;賈海燕;李玉城;唐欽錫;吳則鑫;彭永成
• 申請（專利權）人: 中國石油天然氣集團有限公司;中國石油集團長城鉆探工程有限公司
• 主分類號: G06F30/28
• 分類號: G06F30/28;G06F113/08;G06F119/14
• 代理公司: 北京匯澤知識產權代理有限公司 11228
• 代理人: 張瑾

本發明提供一種支撐劑不完全充填裂縫殘余縫寬評價方法及裝置，通過首先獲取支撐劑剛度模型和壓裂流體壓力卸載前沿裂縫長度方向不同位置處的初始縫寬；再根據初始縫寬、支撐劑剛度模型、以及裂縫受力情況，建立支撐劑不完全充填裂縫殘余縫寬模型；最后根據支撐劑不完全充填裂縫殘余縫寬模型，獲取支撐劑不完全充填裂縫沿裂縫長度方向不同位置處的殘余縫寬。本方法可以較為準確的得到支撐劑不完全充填裂縫沿裂縫長度方向不同位置處的殘余縫寬，對水力壓裂加砂設計、裂縫導流能力分析和產能預測具有重要價值。

技術領域

本發明涉及石油天然氣勘探開發領域，尤其涉及一種支撐劑不完全充填裂縫殘余縫寬評價方法及裝置。

背景技術

水力壓裂作為一種油氣藏增產改造技術，在低滲透、致密油氣藏的開發中具有重要作用。該技術通過在井底注入高壓流體將地層破裂產生人工裂縫，并通過攜砂液在人工裂縫內鋪置石英砂或陶粒等支撐劑形成高導流能力裂縫，從而提高地層油氣流動能力，達到增產目的。

支撐劑充填的裂縫導流能力是評價增產效果的關鍵參數，然而由于攜砂液流速沿裂縫逐漸降低等原因，支撐劑很難達到裂縫，在裂縫內形成不完全充填。不完全充填支撐劑的裂縫寬度分布規律不同于完全充填支撐劑裂縫，其隨著油氣生產過程的變形特征也有所不同。現有技術中并沒有能夠準確的評價支撐劑不完全充填裂縫殘余寬度的方法，無法指導水力壓裂加砂設計、以及裂縫導流能力和產能預測。

發明內容

本發明提供一種支撐劑不完全充填裂縫殘余縫寬評價方法及裝置，以準確得到支撐劑不完全充填裂縫沿裂縫長度方向不同位置處的殘余縫寬，對水力壓裂加砂設計、裂縫導流能力分析和產能預測具有重要價值。

本發明的一個方面是提供一種支撐劑不完全充填裂縫殘余縫寬評價方法，包括：

獲取支撐劑剛度模型，所述支撐劑剛度模型為支撐劑充填層所受圍壓與所述支撐劑充填層縫寬變化之間的關系；

獲取壓裂流體壓力卸載前沿裂縫長度方向不同位置處的初始縫寬；

根據所述初始縫寬、所述支撐劑剛度模型、以及裂縫受力情況，建立支撐劑不完全充填裂縫殘余縫寬模型；

根據所述支撐劑不完全充填裂縫殘余縫寬模型，獲取支撐劑不完全充填裂縫沿裂縫長度方向不同位置處的殘余縫寬。

進一步的，所述獲取支撐劑剛度模型，具體包括：

接收用戶輸入的支撐劑剛度測試實驗數據，所述支撐劑剛度測試實驗數據為對填充于碎裂室內的支撐劑施加不同預設圍壓對應的支撐劑沿施力方向的厚度的變化量；

擬合所述支撐劑剛度測試實驗數據，得到支撐劑充填層所受圍壓與所述支撐劑充填層縫寬變化之間的關系，從而獲取所述支撐劑剛度模型。

進一步的，所述支撐劑剛度模型為：

σ_p＝k(Δw)Δw

其中，σ_p為支撐劑充填層所受圍壓，Δw為支撐劑充填層縫寬變化，k(Δw)為縫寬變化時支撐劑充填層的剛度。

進一步的，所述方法還包括：

采用位移不連續邊界元法，建立裂縫寬度與裂縫應力邊界的控制方程；

所述獲取壓裂流體壓力卸載前沿裂縫長度方向不同位置處的初始縫寬，具體包括：

根據壓裂流體壓力卸載前裂縫內壓裂流體的壓力以及所述控制方程，獲取沿裂縫長度方向不同位置處的初始縫寬。

進一步的，所述采用位移不連續邊界元法，建立裂縫寬度與裂縫應力邊界的控制方程，具體包括：

沿裂縫長度方向將裂縫半長劃分為N個等長度單元，采用位移不連續邊界元法，建立如下的裂縫寬度與裂縫應力邊界的控制方程：