[发明专利]一种考虑天然裂缝的压裂液滤失速度计算方法

权利要求书

1.一种考虑天然裂缝的压裂液滤失速度计算方法，依次包括以下步骤：

(A)将缝长为L的天然裂缝划分为长度相等的N个单元体，每个单元体的长度为L/N；同时将总计算时间T划分为间隔相同的M个时间节点，相邻时间节点的间隔时间为T/M；

(B)假设在第k个时间节点，k＝1,2,···,M，水力裂缝与天然裂缝相交位置处，即天然裂缝入口处，其压力估计值为

(C)基于步骤(A)的划分结果和步骤(B)的假设，计算在第k个时间节点第i个单元体中的压力和天然裂缝的宽度采用的公式为：

式中：μ——压裂液的黏度，Pa·s；

Δx——单元体的长度，m；

Δt——相邻时间节点的间隔时间，s；

K_n——天然裂缝法向刚度，Pa/m；

b_r——天然裂缝的初始宽度，m；

p_r——地层压力，Pa；

(D)基于步骤(C)的结果，计算在第k个时间节点压裂液通过天然裂缝的滤失速度

(E)基于步骤(D)的结果，计算在第k个时间节点天然裂缝入口处水力裂缝的宽度w^k；

(F)基于步骤(E)的结果，确定在第k个时间节点天然裂缝入口处的压力计算值

(G)设定求解精度ε，并用以下公式计算求解误差α：

若α≤ε，步骤(D)计算得到的即为第k个时间节点压裂液通过天然裂缝的滤失速度；

若α＞ε，则用压力计算值代替压力估计值重复步骤(B)～(G)，直至α≤ε。

2.如权利要求1所述的一种考虑天然裂缝的压裂液滤失速度计算方法，其特征在于，所述步骤(B)中，第k个时间节点，k＝1,2,···,M，天然裂缝入口处的压力估计值采用如下方法：

其中，p_r表示地层压力。

3.如权利要求1所述的一种考虑天然裂缝的压裂液滤失速度计算方法，其特征在于，所述步骤(D)中，计算在第k个时间节点压裂液通过天然裂缝的滤失速度采用的公式为：

式中：H₁——天然裂缝的高度，m；

——在第k个时间节点天然裂缝入口处的宽度，m；

——在第k个时间节点第一个单元体中的压力，Pa；

——在第k个时间节点天然裂缝入口处的压力，Pa；

μ——压裂液的黏度，Pa·s；

Δx——单元体的长度，m。

4.如权利要求1所述的一种考虑天然裂缝的压裂液滤失速度计算方法，其特征在于，所述步骤(E)中，计算在第k个时间节点天然裂缝入口处水力裂缝的宽度w^k采用的公式为：

式中：μ——压裂液的黏度，Pa·s；

Q——压裂过程中总的注入流量，m³/s；

——在第k个时间节点压裂液通过天然裂缝的滤失速度，m³/s；

——在第k个时间节点水力裂缝与天然裂缝相交位置之后水力裂缝中的流量，m³/s；

——在第k个时间节点水力裂缝与天然裂缝相交位置之后水力裂缝的长度，m；

H₂——水力裂缝的高度，m；

Δt——相邻时间节点的间隔时间，s；

G——地层岩石的剪切模量，Pa；

E——地层岩石的杨氏模量，Pa；

ν——地层岩石的泊松比，无量纲。

5.如权利要求1所述的一种考虑天然裂缝的压裂液滤失速度计算方法，其特征在于，所述步骤(F)中，确定第k个时间节点天然裂缝入口处的压力计算值采用的公式为：

式中：w^k——在第k个时间节点天然裂缝入口处水力裂缝的宽度，m；

σ_h——地层最小水平主应力，Pa；

H₂——水力裂缝的高度，m；

G——地层岩石的剪切模量，Pa；

ν——地层岩石的泊松比，无量纲。

6.如权利要求1所述的一种考虑天然裂缝的压裂液滤失速度计算方法，其特征在于，所述步骤(C)中，在第k个时间节点第i个单元体中的压力当i＝0时表示天然裂缝入口处的压力，当i＝N+1时表示天然裂缝出口处的压力，其值为地层压力，当k＝0时表示初始时刻的压力，在初始时刻天然裂缝各位置处压力均为地层压力；在第k个时间节点第i个单元体中的天然裂缝的宽度当i＝0时表示天然裂缝入口处的宽度，当i＝N+1时表示天然裂缝出口处的宽度。