[发明专利]缝内暂堵转向压裂模拟方法及设备

说明书

本申请提供一种缝内暂堵转向压裂模拟方法及设备。该方法包括：基于离散元方法构建离散裂缝模型；基于弱耦合方法联立流体流动方程和岩体变形方程，对流体流动方程进行离散和迭代处理后得到缝内流体压力，并将缝内流体压力输入至岩体变形方程，得到裂缝宽度；基于裂缝宽度获取虚拟弹簧受到的应力，根据虚拟弹簧受到的应力和虚拟弹簧的最大应力，判断虚拟弹簧是否断裂，若是，裂缝扩展；基于裂缝扩展得到流体的优势扩展路径，在优势扩展路径上设置暂堵单元，实现缝内暂堵转向压裂的模拟。本申请能够定量化研究不同储层参数、天然裂缝分布及力学参数、暂堵参数等对裂缝扩展行为的影响，为缝内暂堵转向压裂模拟与设计优化提供依据。

技术领域

本申请涉及水力压裂裂缝技术，尤其涉及一种缝内暂堵转向压裂模拟方法及设备。

背景技术

水平井分段多簇压裂技术能够创造复杂的水力裂缝网络，增加储层泄油能力，被广泛地应用于致密油气藏储层开发。但由于水力裂缝的不均匀分布，裂缝网络通常不能形成足够的覆盖面积和复杂性。

近年来，能够促进多裂缝均匀起裂扩展的暂堵转向压裂技术得到了广泛的关注和大规模的应用。其原理是在压裂液中加入暂堵剂封堵射孔孔眼或者封堵裂缝优势生长通道，迫使流体分流，进而使更多的射孔孔眼起裂或者裂缝偏转。在天然裂缝型储层中，暂堵压裂技术可以克服天然裂缝中的高闭合应力，促进多分支裂缝产生，增加缝网的复杂程度。

现有技术已经开发出多种数值模拟方法来研究非常规油气藏中水力压裂裂缝扩展行为，但并未考虑到复杂的暂堵压裂过程中，暂堵后裂缝如何偏转等转向问题。

发明内容

本申请提供一种缝内暂堵转向压裂模拟方法及设备，用以解决复杂的暂堵压裂过程中，暂堵后裂缝如何偏转等转向问题。

第一方面，本申请提供一种缝内暂堵转向压裂模拟方法，包括：

基于离散元方法构建离散裂缝模型，其中，所述离散裂缝模型包括多个模拟离散岩石基质的块体单元，所述块体单元之间通过虚拟弹簧连接；

基于弱耦合方法联立流体流动方程和岩体变形方程，对所述流体流动方程进行离散和迭代处理后得到缝内流体压力，并将所述缝内流体压力输入至所述岩体变形方程，得到裂缝宽度；

基于所述裂缝宽度获取所述虚拟弹簧受到的应力，根据所述虚拟弹簧受到的应力和所述虚拟弹簧的最大应力，判断所述虚拟弹簧是否断裂，若是，裂缝扩展；

基于裂缝扩展得到流体的优势扩展路径，在优势扩展路径上设置暂堵单元，实现缝内暂堵转向压裂的模拟。

在一种可能的设计中，基于不可压缩流体的平行板间流动方程构建所述流体流动方程：

式中，w为随时间动态变化的裂缝宽度，p为随时间动态变化的缝内流体压力，q为注液速率，μ为流体粘度，q_l为流体滤失速度。

在一种可能的设计中，基于线弹性动态平衡方程构建所述岩体变形方程：σ_ij，j+b_i-ρu_i，tt-αu_i，t＝0，

式中，σ_ij，j为柯西应力张量的导数，b_i为单位体积的力，ρ为岩石密度，u_i，t为裂开位移u在时间t内的速度，u_i，tt为裂开位移u在时间t内的加速度，α为阻尼系数。

在一种可能的设计中，将所述缝内流体压力输入至所述岩体变形方程，得到裂缝宽度，包括：

基于缝内流体压力求解柯西应力张量的导数σ_ij，j，所述缝内流体压力在块体单元面上施加的接触力满足如下关系：