[发明专利]支撑剂不完全充填裂缝残余缝宽评价方法及装置

说明书

本发明提供一种支撑剂不完全充填裂缝残余缝宽评价方法及装置，通过首先获取支撑剂刚度模型和压裂流体压力卸载前沿裂缝长度方向不同位置处的初始缝宽；再根据初始缝宽、支撑剂刚度模型、以及裂缝受力情况，建立支撑剂不完全充填裂缝残余缝宽模型；最后根据支撑剂不完全充填裂缝残余缝宽模型，获取支撑剂不完全充填裂缝沿裂缝长度方向不同位置处的残余缝宽。本方法可以较为准确的得到支撑剂不完全充填裂缝沿裂缝长度方向不同位置处的残余缝宽，对水力压裂加砂设计、裂缝导流能力分析和产能预测具有重要价值。

技术领域

本发明涉及石油天然气勘探开发领域，尤其涉及一种支撑剂不完全充填裂缝残余缝宽评价方法及装置。

背景技术

水力压裂作为一种油气藏增产改造技术，在低渗透、致密油气藏的开发中具有重要作用。该技术通过在井底注入高压流体将地层破裂产生人工裂缝，并通过携砂液在人工裂缝内铺置石英砂或陶粒等支撑剂形成高导流能力裂缝，从而提高地层油气流动能力，达到增产目的。

支撑剂充填的裂缝导流能力是评价增产效果的关键参数，然而由于携砂液流速沿裂缝逐渐降低等原因，支撑剂很难达到裂缝，在裂缝内形成不完全充填。不完全充填支撑剂的裂缝宽度分布规律不同于完全充填支撑剂裂缝，其随着油气生产过程的变形特征也有所不同。现有技术中并没有能够准确的评价支撑剂不完全充填裂缝残余宽度的方法，无法指导水力压裂加砂设计、以及裂缝导流能力和产能预测。

发明内容

本发明提供一种支撑剂不完全充填裂缝残余缝宽评价方法及装置，以准确得到支撑剂不完全充填裂缝沿裂缝长度方向不同位置处的残余缝宽，对水力压裂加砂设计、裂缝导流能力分析和产能预测具有重要价值。

本发明的一个方面是提供一种支撑剂不完全充填裂缝残余缝宽评价方法，包括：

获取支撑剂刚度模型，所述支撑剂刚度模型为支撑剂充填层所受围压与所述支撑剂充填层缝宽变化之间的关系；

获取压裂流体压力卸载前沿裂缝长度方向不同位置处的初始缝宽；

根据所述初始缝宽、所述支撑剂刚度模型、以及裂缝受力情况，建立支撑剂不完全充填裂缝残余缝宽模型；

根据所述支撑剂不完全充填裂缝残余缝宽模型，获取支撑剂不完全充填裂缝沿裂缝长度方向不同位置处的残余缝宽。

进一步的，所述获取支撑剂刚度模型，具体包括：

接收用户输入的支撑剂刚度测试实验数据，所述支撑剂刚度测试实验数据为对填充于碎裂室内的支撑剂施加不同预设围压对应的支撑剂沿施力方向的厚度的变化量；

拟合所述支撑剂刚度测试实验数据，得到支撑剂充填层所受围压与所述支撑剂充填层缝宽变化之间的关系，从而获取所述支撑剂刚度模型。

进一步的，所述支撑剂刚度模型为：

σ_p＝k(Δw)Δw

其中，σ_p为支撑剂充填层所受围压，Δw为支撑剂充填层缝宽变化，k(Δw)为缝宽变化时支撑剂充填层的刚度。

进一步的，所述方法还包括：

采用位移不连续边界元法，建立裂缝宽度与裂缝应力边界的控制方程；

所述获取压裂流体压力卸载前沿裂缝长度方向不同位置处的初始缝宽，具体包括：

根据压裂流体压力卸载前裂缝内压裂流体的压力以及所述控制方程，获取沿裂缝长度方向不同位置处的初始缝宽。

进一步的，所述采用位移不连续边界元法，建立裂缝宽度与裂缝应力边界的控制方程，具体包括：

沿裂缝长度方向将裂缝半长划分为N个等长度单元，采用位移不连续边界元法，建立如下的裂缝宽度与裂缝应力边界的控制方程：