[发明专利]一种自支撑裂缝导流能力的数值计算方法

摘要

本发明公开了一种自支撑裂缝导流能力的数值计算方法，依次包括以下步骤：（A）对目标储层裂缝面进行单元离散分析，建立裂缝受力变形模型，绘制裂缝应力‑位移图版；（B）利用应力‑位移图版确定目标储层裂缝在已知闭合应力作用下的裂缝变形量；（C）对目标储层岩板表面进行激光扫描，计算裂缝宽度矩阵；（D）根据格子玻尔兹曼方法，计算裂缝内流体粒子微团的流动速度、密度及压力；（E）计算裂缝内流体流量Q、裂缝入口压力P1和裂缝出口压力P2；（F）使用达西公式计算裂缝导流能力。本发明原理可靠，操作简便，能够简单、准确地计算自支撑裂缝的导流能力，对水力压裂具有重要的指导意义。

主权项

1.一种自支撑裂缝导流能力的数值计算方法，依次包括以下步骤：(A)对目标储层裂缝面进行单元离散分析，建立裂缝受力变形模型，绘制裂缝应力‑位移图版；(B)利用步骤(A)绘制的应力‑位移图版确定目标储层裂缝在已知闭合应力σf作用下的裂缝变形量Zf；(C)对目标储层岩板表面进行激光扫描，基于步骤(B)计算裂缝宽度矩阵Wf；(D)根据格子玻尔兹曼方法，利用下式计算裂缝内流体粒子微团的流动速度、密度及压力：式中：α—流体粒子微团的规定运动方向；α＝0，1，2……18；—流体粒子微团在空间和时间维度上的分布函数；—流体粒子微团在α方向上的离散速度；δt—离散时间步长；τ0—松弛时间，一般计算为τ0＝3μ+0.5，μ为流体粘度；—流体粒子微团在空间位置为时间为t+δ_t时刻的分布函数；—流体粒子微团在α方向上，空间位置为时间为t的平衡分布函数；ρ—时间为t时，流体粒子微团密度；—时间为t时，流体粒子微团流动速度；p—时间为t时，流体粒子微团的压力；(E)基于步骤(D)，利用下式计算裂缝内流体流量Q，裂缝入口压力P1和裂缝出口压力P2：式中：Wfin—裂缝入口处的裂缝宽度矩阵；Ufx—流体粒子微团在裂缝长度方向上的流速分布矩阵；X—对目标储层裂缝面进行单元离散分析时，离散单元的边长；wfinj—矩阵Wfin中的元素；ufxj—矩阵Ufx中的元素；pinj—裂缝入口处的压力分布矩阵Pin中的元素；poutj—裂缝出口处的压力分布矩阵Pout中的元素；k—对裂缝面进行扫描后，纵轴方向共有k列个扫描数点；(F)使用以下公式计算裂缝导流能力：式中：Fcd—裂缝导流能力；μ—流体粘度；L—裂缝(岩板)长度；B—裂缝(岩板)宽度。