[發明專利]一種確定水力壓裂支撐裂縫導流能力的方法

有效

• 申請號: 202011294500.2
• 申請日: 2020-11-18
• 公開（公告）號: CN112434413B
• 公開（公告）日: 2022-10-21
• 發明（設計）人: 吳忠維;崔傳智;韓興源;張團;李懷亮;楊永超;蘇鑫坤;王國彪
• 申請（專利權）人: 中國石油大學（華東）
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F30/28;E21B43/267;G06F113/08;G06F119/14
• 代理公司: 北京匯捷知識產權代理事務所(普通合伙) 11531
• 代理人: 盛君梅

1.一種確定水力壓裂支撐裂縫導流能力的方法，其特征在于，所述確定水力壓裂支撐裂縫導流能力的方法包括：

沿著楔形裂縫，任意楔形裂縫位置處的裂縫寬度計算；

楔形裂縫的離散，將楔形裂縫離散成N個寬度不同的離散裂縫元，其中每個離散裂縫元內裂縫寬度不變，且每個離散裂縫元的寬度運用所述沿著裂縫，任意裂縫位置處的裂縫寬度計算的方法獲取；

在楔形裂縫寬度截面上，對每一個離散裂縫元均進行離散裂縫元中支撐劑鋪置層數確定，離散裂縫元的孔隙體積確定，離散裂縫元孔隙度確定；

每一個離散裂縫元的孔隙類型及各孔隙類型的等效半徑的確定，其中離散裂縫元的孔隙類型分為不與裂縫接觸的孔隙、與裂縫接觸的孔隙兩種，不與裂縫接觸的孔隙是由支撐劑圍繞而成的孔隙；與裂縫接觸孔隙是由裂縫壁面、支撐劑圍繞而成的孔隙；

每一個離散裂縫元的孔隙的等效半徑，裂縫元滲透率，裂縫元的導流能力確定；根據所有離散裂縫元導流能力，獲得水力壓裂支撐裂縫導流能力；

所述楔形裂縫寬度計算具體過程為：楔形裂縫寬度沿楔形裂縫遠離楔形裂縫跟端呈線性降低，楔形裂縫長為L米，楔形裂縫跟端寬度為w_f米，獲得楔形裂縫寬度與距裂楔形裂縫跟端長度的關系：

其中，L_x為沿著裂縫距離裂縫跟端的長度，單位為米；w_x為L_x處裂縫寬度，單位為米；

所述楔形裂縫的導流能力求解分解為對N個離散裂縫元的導流能力的求解；

所述每一個離散裂縫元中支撐劑鋪置層數確定過程為：

第i個離散裂縫元的寬度與長度分別為w_i米與米，其中i＝1，2…N，L為楔形裂縫寬度等于支撐劑填充寬度得楔形裂縫寬度截面上得層數與楔形裂縫寬度、支撐劑半徑的關系，計算得到第i個離散裂縫元中支撐劑鋪置層數n_i：

其中，R為支撐劑半徑，單位為米；

所述每一個離散裂縫元的孔隙體積確定過程為：

對于第i個離散裂縫元，i＝1，2…N，依據楔形裂縫元孔隙體積等于裂縫元外表體積與楔形裂縫元內的總支撐劑體積差，得到第i個離散裂縫元孔隙體積：

其中，w_i為第i個離散裂縫元的寬度，單位為米；h為儲層厚度，單位為米；l_fΔ為沿著裂縫方向上的長度，計算中取1，單位為米；n_i為第i個離散裂縫元中支撐劑鋪置層數；為在儲層厚度方向上支撐劑的層數，其中下標int表示向下取整；R為支撐劑半徑，單位為米；

所述每一個離散裂縫元的孔隙度的確定過程為：

對于第i個離散裂縫元，依據孔隙度定義，孔隙體積與外表體積之比，得到第i個離散裂縫元的孔隙度φ_i為：

其中，w_i為第i個離散裂縫元的寬度，單位為米；h為儲層厚度，單位為米；l_fΔ為沿著裂縫方向上的長度，計算中取1，單位為米；n_i為第i個離散裂縫元中支撐劑鋪置層數；為在儲層厚度方向上支撐劑的層數，其中下標int表示向下取整；R為支撐劑半徑，單位為米；

所述裂縫元的孔隙類型及各孔隙類型的等效半徑具體過程為：對于不與裂縫接觸的孔隙，運用高度為2R、邊長為2R的三菱柱去截孔隙，截取獲得的孔隙體積等效為半徑為r_ff1、高度為2R的圓柱；R為支撐劑半徑，單位為米；

依據截取獲得的孔隙體積等于半徑為r_ff1、長度為2R的圓柱，可以獲得等效圓柱半徑計算公式

對于與裂縫接觸的孔隙，運用高度為2R、長邊為2R、短邊為R的立方柱去截孔隙，截取獲得的孔隙體積等效為半徑為r_ff2、高度為2R的圓柱；

依據截取獲得的孔隙體積等于半徑為r_ff2、高度為2R的圓柱，可以獲得等效圓柱半徑計算公式

所述裂縫元孔隙的等效半徑具體過程為：

依據支撐劑分布的幾何形狀，可得支撐劑層數N與總孔隙數N1具有兩倍關系N1＝2N，且兩種孔隙孔隙數分別為：與裂縫接觸的孔隙為2、不與裂縫接觸的孔隙為(2N-2)，二者之和等于總孔隙數2N；

依據孔隙數進行平均，可以獲得平均后的孔隙等效半徑：

所述每一個離散裂縫元滲透率確定具體過程為：

依據Kozeny-Carman公式

其中，φ為孔隙度；r為孔隙半徑；τ為孔隙迂曲度，取值為1.2，獲得支撐劑填充的每一個離散裂縫元滲透率

其中，k_i為第i個離散裂縫元的滲透率，μm²；ψ₁為單位轉換系數，取值為10¹²；w_i為第i個離散裂縫元的寬度，單位為米；l_fΔ為沿著裂縫方向上的長度，計算中取1，單位為米；h為儲層厚度，單位為米；n_i為第i個離散裂縫元中支撐劑鋪置層數R為支撐劑半徑，單位為米；

所述每一個離散裂縫元的導流能力確定過程為：

對于第i個離散裂縫元，i＝1，2…N，依據裂縫導流能力定義，導流能力等于裂縫滲透率與裂縫寬度的乘積，獲得第i個離散裂縫元的導流能力FCD_i：

FCD_i＝ψ₂k_iw_i；

其中，k_i為第i個離散裂縫元的滲透率；w_i為第i個離散裂縫元的寬度，單位為米；ψ₂為單位轉換系數，取值為10^-2。