[发明专利]一种基于井筒/地层耦合的深水高温高压压裂充填一体化模型的构建方法

说明书

本发明涉及一种基于井筒/地层耦合的深水高温高压压裂充填一体化模型构建方法。步骤为：构建裂缝扩展延伸模型；构建裂缝滤失模型；构建井筒及裂缝温度场模型；构建井筒砾石充填模型；构建泵注程序设计模型。本发明在建模时将井筒砾石充填与地层压裂过程通过压力、温度和流量耦合，进一步通过各个模型之间的数据流传递，实现了压裂充填过程的一体化建模；在构建裂缝扩展延伸模型时，将宽度方程、高度方程、压降方程和连续性方程进行了有效的结合，并针对不同地层条件，基于内聚力模型进行了处理。本发明能对井筒压裂液流动、地层裂缝扩展形态、砾石充填等压裂充填全过程进行模拟，具有涵盖全面、模拟准确、通用性强等优点。

技术领域

本发明涉及于石油开发技术领域，具体是一种基于井筒/地层耦合的深水高温高压油藏压裂充填一体化模型的构建方法。

背景技术

海洋油气开发过程中，防砂工作挑战大，砾石充填防砂是一种常用的防砂方式。虽然，管内砾石充填方法具有良好的防砂效果，但同时也增大了储层流体向井筒流动的渗流阻力，降低了产能。为了克服井下砾石充填完井的不足，同时为提高整个产能水平，提出了压裂充填防砂技术，这是一种新的复合防砂技术，对中、高渗透的地层既进行水力压裂，又进行砾石充填，将两种工艺有机地融合在一起，集中体现其技术优势，以达到传统防砂工艺所不能达到的使油井既高产又控制出砂的最佳效果。

压裂充填后，原油从地层线性渗流到裂逢，再从裂缝线性渗流到井筒，不仅渗流面积大大增加，而且消除(或部分消除)了钻井和固井损害，还完全消除了(或部分消除了)射孔压实损害。这是压裂充填增产原理。裂缝支撑带对地层微粒具有良好的机械桥堵作用。地层流体流向井筒过程中，储层砂要经过3道屏障，首先是裂缝中支撑的砾石阻挡，然后是井筒环空中的砾石层阻挡，最后是筛管阻挡，通过这层层的阻挡，可以起到无砂高产，同时提高了井的寿命。这是压裂充填防砂原理。

近年来，我国已有相当部分油田陆续采用压裂充填工艺进行防砂，但都是基于工艺上的研究，机理研究较少，基于经验判断，误差较大。现有的压裂充填模型及方法，对不同储层条件和环境的通用性和适用性较差，针对深水高温、高压储层压裂充填施工需求，需构建考虑高压温变影响的压裂-充填一体化模拟方法，解决压裂充填全过程(从压裂起裂、裂缝延伸、膨胀，到管内α正向充填和β反向充填)的数值动态仿真问题，实现压裂充填优化设计，以有效指导压裂施工开展。

发明内容

针对目前还未有将压裂充填与井筒砾石充填结合计算的全流程模型及局部模型适用性差等问题，本发明提供了一种将井筒砾石充填与地层压裂充填耦合建模的方法，能够对井筒压裂液流动、地层裂缝扩展形态、砾石充填全过程模拟的数学模型构建方法。

本发明涉及一种基于井筒/地层耦合的深水高温高压压裂充填一体化模型构建方法。包括如下步骤：

(1)基于线弹性断裂力学拟三维模型的改进和/或基于Drucker-Prager屈服准则的弹塑性模型和内聚力模型的对尖端塑性的处理，构建裂缝扩展延伸模型，得到裂缝扩展延伸相关数据；

(2)针对深水高温高压条件，构建井筒及裂缝温度场模型；

(3)根据步骤1)中的裂缝扩展延伸相关数据，按照不同的地层类型分别构建裂缝滤失模型；

(4)基于步骤1)中的裂缝扩展延伸相关数据，构建井筒砾石充填模型；

(5)基于步骤1)中的裂缝扩展延伸相关数据，构建泵注程序设计模型，得到井筒砾石充填模型的时间数据。

其中，所述步骤1)中的裂缝扩展延伸相关数据包括裂缝扩展压力、裂缝扩展时间和裂缝体积变化数据。

其中，所述步骤2)中，当地层类型为脆性地层时，构建适用于交联压裂液在高渗透层中的滤失和形成滤饼情况的卡特滤失模型；当地层类型为疏松地层时，适用于线性压裂液无滤饼的情况的PDFL模型。