[发明专利]一种水力压裂支撑剂参数优化方法

说明书

本发明公开了一种水力压裂支撑剂参数优化方法，它包括以下步骤：S1、建立还原支撑剂真实尺寸的物理模型；S2、对模型上岩层和下岩层表面施加闭合压力，上岩层与下岩层裂缝面颗粒的平均高度之差为裂缝闭合宽度w；S3、对填充层进行流场网格离散，使流场包裹支撑剂，设置流体的黏度、密度、流场两端的流体压力；S4、计算流场总流量q；S5、计算渗透率和导流能力；S6、改变支撑剂参数，计算并对比不同参数组合下的导流能力；S7、结合实验室导流能力效果评价与现场选型经验，优化得到最终的参数组合。本发明的有益效果是：实验成本低、能测试不同类型支撑剂导流能力、真实反映地层流体的导流能力、准确高效的预测不同地质条件下的支撑剂导流能力。

技术领域

本发明涉及石油与天然气开发领域，特别是一种水力压裂支撑剂参数优化方法。

背景技术

目前，对特定储层的支撑剂选型方法多为实验优选方法。白群山从压裂井深、驱油类型、是否为易出砂井三个角度详细列举了支撑剂的优选组合形式，但其只考虑了不同种类支撑剂的适用情况，而未从油气藏的物性特征对支撑剂物性参数加以确定(白群山.萨南开发区压裂支撑剂的设计优化及应用[A]..《采油工程》第3卷第4册[C].:,2013:6)。郭天魁等对两种不同粒度组成的地层砂进行砂侵实验，以优选疏松砂岩地层的支撑剂粒径(郭天魁,张士诚,王雷,等.疏松砂岩地层压裂充填支撑剂粒径优选[J].中国石油大学学报:自然科学版,2012,36(1):94-100)。史华结合实验分析了支撑剂粒径及铺砂浓度对导流能力的影响，并以此为依据将支撑剂的优选方案应用于周边脱砂压裂工艺(史华.周边脱砂压裂支撑剂的优选[J].石油地质与工程,2008,22(1):101-103)。张双斌等测试了不同闭合压力下陶粒、石英砂及覆膜酸枣仁的导流特性，为深层煤层气压裂的支撑剂选型提供了建议(张双斌,苏现波,郭红玉.煤储层水力压裂支撑剂的优选实验研究[J].煤田地质与勘探,2016(1):51-55)。刘辉等人对高闭合应力下铺砂浓度、支撑剂组合形式、支撑剂嵌入及压裂液残渣对导流能力的影响展开了定量评价(刘辉,袁学芳,张健强,等.高闭合应力油藏压裂支撑剂优选研究[J].新疆石油科技,2013,23(4):24-27)。罗天雨等引入裂缝允许支撑剂进入的准则，分析了段塞颗粒大小对降滤效果、削减裂缝条数的影响(罗天雨,赵金洲,王嘉淮,等.支撑剂段塞颗粒大小优选研究[J].天然气技术,2008,2(6):37-39)。蒋廷学等人利用有限元方法，建立了考虑应力敏感性及长期导流能力的油藏预测模型，以此为依据优选支撑剂(蒋廷学,汪永利,丁云宏,等.考虑应力敏感性和长期导流能力条件下的支撑剂优选方法[J].钻采工艺，2004，27(5):75-76)。

但采用实验优选支撑剂的缺点在于，由于实验高成本及岩样有限的特点，通常只能测试几种类型支撑剂的短期导流能力，因此最后的选型结果常带有局限性。同时，导流能力测试实验所使用流体介质多为蒸馏水或KCl溶液，难以真实反映地层流体的导流能力。而一些学者采用解析模型直接或间接分析导流能力，也难以全面考虑支撑剂优选因素，无法准确而高效地预测不同地质条件下的支撑剂导流能力。

目前，鲜少有一整套完善且模式化的支撑剂优选方法。本发明提供一套适用于不同地质条件及不同类型支撑剂的水力压裂支撑剂参数优化设计方法，物理模型的建立及基于计算流体力学的导流能力计算方法能反映真实水力压裂的支撑剂状态。结合实验室支撑剂导流能力效果评价与现场压裂支撑剂选型经验，此方法可为相应储层的支撑剂参数选择提供可靠的建议。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种实验成本低、能测试不同类型支撑剂导流能力、真实反映地层流体的导流能力、准确高效的预测不同地质条件下的支撑剂导流能力、操作步骤简单的水力压裂支撑剂参数优化方法。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：一种水力压裂支撑剂参数优化方法，它包括以下

步骤：

S1、根据岩层地质条件与力学特征，建立还原支撑剂真实尺寸的岩层-支撑剂-岩层物理模型；