[發明專利]一種基于施工數據的壓裂動態井底壓力計算方法

有效

• 申請號: 202011243795.0
• 申請日: 2020-11-10
• 公開（公告）號: CN112145167B
• 公開（公告）日: 2022-02-22
• 發明（設計）人: 羅志鋒;吳林;趙立強;袁學芳;賈宇成;張楠林;姚志廣
• 申請（專利權）人: 西南石油大學
• 主分類號: E21B49/00
• 分類號: E21B49/00;E21B43/26;G06F17/10
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種基于施工數據的壓裂動態井底壓力計算方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1.獲取目標井的井身結構數據、井斜數據、壓裂施工數據、壓裂材料數據；

S2.基于物質守恒原則，計算不同時刻下井筒內各液體單元的液體體積、砂濃度，具體步驟為：

1)初始化井筒液體單元及井筒內不同液體單元的液體體積、砂濃度，

2)根據施工排量、加砂量，計算單位時間泵入井筒的液體單元體積V_in、砂濃度c_in，

3)基于單位時間內流入、流出井筒液體體積相等原理，根據井底液體單元體積V_end及泵入井筒的液體單元體積V_in，更新井筒液體單元及不同井筒液體單元的液體體積、砂濃度，

4)重復步驟2)至3)，直至獲得不同時刻下井筒內各液體單元的液體體積、砂濃度；

S3.基于井筒內各液體單元的液體體積、砂濃度、井斜角，計算井筒內各液體單元液柱壓力，具體步驟為：

1)計算井筒內各液體單元的液柱高度：

式中，h_i為液體單元i的液柱高度，m，V_i為液體單元i的液體體積，m³，r為井筒半徑，m，

2)計算井筒內各液體單元的混砂液密度：

式中，ρ_i為液體單元i的混砂液密度，kg/m³，c_i為液體單元i的砂濃度，kg/m³，ρ_sr為支撐劑的真密度，kg/m³，ρ_l為壓裂基液的密度，kg/m³，

3)計算井筒內各液體單元的液柱壓力：

p_hi＝10^-6ρ_igh_icosθ_i

式中，p_hi為液體單元i的液柱壓力，MPa，g為重力加速度，m/s²，θ_i為液體單元i對應的井筒井斜角，rad；

S4.采用目標井實際施工摩阻校正室內實驗擬合的摩阻計算公式，計算井筒內各液體單元摩阻，具體步驟為：

1)計算最大排量下的井筒壓裂液摩阻理論值：

p_fl＝σp_f0

式中，p_fl為最大排量下的井筒壓裂液摩阻理論值，MPa，σ為降阻比，無量綱，p_f0為最大排量下的井筒清水摩阻理論值，MPa，

其中，降阻比的計算公式為：

式中，d為井筒直徑，mm，Q_max為施工過程中的最大排量，m³/min，G為稠化劑濃度，kg/m³，

其中，最大排量下的井筒清水摩阻理論值計算公式為：

式中，H為油氣井深度，m，

2)根據現場施工時的瞬時停泵壓降，計算最大排量下的井筒壓裂液摩阻實際值p_fr，

3)計算摩阻校正系數：

f＝p_fr/p_fl

式中，f為摩阻校正系數，無量綱，p_fr為最大排量下的井筒壓裂液摩阻實際值，MPa，

4)計算排量Q_t下液體單元i的壓裂液摩阻理論值：

p_fli＝σ_ip_f0i

式中，p_fli為排量Q_t下液體單元i的壓裂液摩阻理論值，MPa，σ_i為液體單元i的降阻比，無量綱，p_f0i為排量Q_t下液體單元i的清水摩阻理論值，MPa，

其中，液體單元i降阻比的計算公式為：

式中，Q_t為不同時刻下的施工排量，m³/min，c_i為液體單元的砂濃度，kg/m³，

其中，排量Q_t下的液體單元i的清水摩阻理論值計算公式為：

5)計算排量Q_t下液體單元i的壓裂液摩阻實際值：

p_fri＝f·p_fli

式中，p_fri為排量Q_t下液體單元i的壓裂液摩阻實際值，MPa；

S5.基于壓力疊加原則及壓力平衡原則，計算壓裂施工過程中的動態井底壓力，具體步驟為：

1)計算井筒內各液體單元的壓力增量，具體為：

Δp_i＝p_hi-p_fri

式中，Δp_i為井筒內液體單元i的壓力增量，MPa，

2)計算不同時刻的井底壓力：

式中，P_wt為不同時刻下的井底壓力，MPa，P_tt為不同時刻下的井口油壓，MPa，n為不同時刻下井筒內液體單元的總數量。