[发明专利]一种基于复杂裂缝缝宽分布的加砂参数设计方法

说明书

本发明公开了一种基于复杂裂缝缝宽分布的加砂参数设计方法，包括以下步骤：S1：收集目标工区的基础参数，模拟复杂裂缝扩展，获得复杂裂缝形态与缝宽分布；S2：根据缝宽分布的统计结果，确定各级裂缝允许进入的最大支撑剂粒径；S3：根据支撑剂目数粒径对照表，确定支撑剂多粒径组合，并结合各缝宽的占比，确定各粒径支撑剂的初始比例；S4：开展复杂裂缝支撑剂输送数值模拟实验，确定各粒径支撑剂的滞留比例；S5：根据滞留比例，对所述初始比例进行校正，获得最终比例；S6：根据最终比例，结合目标工区的加砂强度和压裂段长，计算各粒径支撑剂的用量。本发明无需开展实验测试，基于目标工区的基础参数通过简单计算即可高效获得相应的加砂参数。

技术领域

本发明涉及石油天然气工程技术领域，特别涉及一种基于复杂裂缝缝宽分布的加砂参数设计方法。

背景技术

水平井分段分簇体积改造已成为非常规油气实现有效开发的关键技术，现场施工过程中通过分簇射孔，利用多簇簇间应力干扰使得裂缝转向并通过水力裂缝沟通天然裂缝，形成多尺度缝宽分布的复杂裂缝网络。通过压裂液携带支撑剂进入裂缝对裂缝通道进行有效支撑形成人造渗透率，大幅度提高单井产量。

为了满足复杂裂缝多尺度缝宽所需的导流能力，工程师考虑采用多粒径组合的支撑剂对各级裂缝进行有效支撑。然而，现有加砂工艺方法难以实际满足多尺度裂缝对于导流能力的需求，一方面，各级粒径支撑剂比例的确定往往依靠经验设计，无法针对不同储层地质工程条件进行优化，支撑剂粒径与实际缝宽无法匹配，部分裂缝无法获得有效支撑；另一方面，现有方法未考虑复杂缝支撑剂输运过程中会出现支撑剂主缝滞留现象，导致次级裂缝的实际加量偏小。

发明内容

针对上述问题，本发明旨在提供一种更适合复杂裂缝的基于复杂裂缝缝宽分布的加砂参数设计方法。

本发明的技术方案如下：

一种基于复杂裂缝缝宽分布的加砂参数设计方法，包括以下步骤：

S1：收集目标工区的基础参数，模拟复杂裂缝扩展，获得复杂裂缝形态与缝宽分布；

S2：根据所述缝宽分布的统计结果，确定各级裂缝允许进入的最大支撑剂粒径；

S3：根据支撑剂目数粒径对照表，确定支撑剂多粒径组合，并结合各缝宽的占比，确定各粒径支撑剂的初始比例；

S4：开展复杂裂缝支撑剂输送数值模拟实验，确定各粒径支撑剂的滞留比例；

S5：根据所述滞留比例，对各粒径支撑剂的初始比例进行校正，获得各粒径支撑剂的最终比例；

S6：根据各粒径支撑剂的最终比例，结合目标工区的加砂强度和压裂段长，计算各粒径支撑剂的用量。

作为优选，所述基础参数包括地质参数和工程参数；所述地质参数包括地应力、天然裂缝分布、以及岩石力学参数；所述工程参数包括射孔参数、单段加砂强度、施工排量。

作为优选，步骤S1中，模拟复杂裂缝扩展时，采用基于损伤场演化的裂缝扩展模型进行模拟。

作为优选，所述基于损伤场演化的裂缝扩展模型包括：

1)裂缝损伤场演化方程：

式中：η为阻尼系数，MPa·s；为损伤场函数，无因次；t为时间，s；λ为拉梅第一系数，Pa；S为斜坡函数，无因次；ε_i为i方向(i＝x,y，x,y为质点位移的方向)的主应变，无因次；G为拉梅第二系数，Pa；g_f为断裂韧性，Pa；l为长度度量参数，无因次；为损伤场变化量，无因次；d为形式参数，无因次；

2)基质应力场方程：