[发明专利]深水高温高压疏松砂岩端部脱砂工艺设计优化方法及装置

权利要求书

1.一种深水高温高压疏松砂岩端部脱砂工艺设计优化方法，其特征在于，包括如下步骤：

对温度交变及压力变化时的压裂液及砾石砂浆进行流变性分析，得到压裂液及砾石砂浆的粘温变化曲线；

对高温高压下不同密度压裂液中砾石颗粒进行沉降及悬浮规律分析，得到不同密度下压裂液的携砂能力和砾石颗粒沉降及悬浮条件；

根据压裂液及砾石砂浆的粘温变化曲线以及不同密度下压裂液的携砂能力和砾石颗粒沉降及悬浮条件分别进行长距离多流道温度场及裂缝内温度计算模型的构建、裂缝中压力分布和压裂液漏失计算模型的构建以及裂缝尺寸计算模型的构建，得到压裂液不同位置处粘温变化和携砂性能的变化条件、压裂液的漏失量的条件以及裂缝尺寸的条件；

综合考虑压裂液不同位置处粘温变化和携砂性能的变化条件、压裂液的漏失量的条件以及裂缝尺寸的条件对端部脱砂进行优化设计。

2.根据权利要求1所述的深水高温高压疏松砂岩端部脱砂工艺设计优化方法，其特征在于，所述流变性分析包括粘度、密度及剪切性能随温度和压力的变化规律以及分析研究压裂液及不同浓度的砾石砂浆的粘度、剪切性能。

3.根据权利要求1所述的深水高温高压疏松砂岩端部脱砂工艺设计优化方法，其特征在于，所述长距离多流道温度场模型的构建包括：

长距离多流道前置压裂液和砾石砂浆温度计算模型为：

式中，Q_c为热源项，为单位时间单位长度外界对控制体所做的功；ρ_l,q,C_l分别为流体密度、流量和比热容；r_ci为管柱内径；T_w,T_c分别为管柱内壁和液体温度；h_ci为管柱和周围环境的对流换热系数，t为时间。

4.根据权利要求1所述的深水高温高压疏松砂岩端部脱砂工艺设计优化方法，其特征在于，所述裂缝内温度计算模型的构建包括：

对裂缝中流体的连续性方程和能量守恒方程沿缝高方向积分相加；

对岩石能量方程采用拉普拉斯积分变换；

对裂缝沿缝长进行划分，利用差分方法计算求解；

裂缝中流体的连续性方程为：

式中，λ(x,t)为单位裂缝长度上压裂液的漏失率；A(x,t)为t时刻裂缝中x处的裂缝截面面积；q(x,t)为裂缝中t时刻x处的截面流量；x为井筒上孔眼入口处为原点的裂缝中的位置；t为时间；

裂缝中流体的能量守恒方程为：

式中，w为裂缝宽度；T_f为裂缝中流体温度；t为时间；u为平均缝宽时的液体流速；v_l为液体滤失速度；λ为换热系数；ρ_f为液体密度；C_f为液体比热；T_rw为缝壁储层的温度；

滤失带的能量方程为：

岩石能量方程为：

式中，(ρC)_ef＝φρ_fC_f+(1-φ)ρ_rC_r；k_ef＝φk_f+(1-φ)k_r；δ为滤失带厚度；φ定为储层孔隙度；C_r为储层岩石比热；ρ_r为储层岩石密度；T_r为储层岩石温度；k_f为液体热传导系数；k_r为储层岩石热传导系数；y为垂直于裂缝壁面的距离。