[发明专利]一种确定水力压裂支撑裂缝导流能力的方法

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1.一种确定水力压裂支撑裂缝导流能力的方法，其特征在于，所述确定水力压裂支撑裂缝导流能力的方法包括：

沿着楔形裂缝，任意楔形裂缝位置处的裂缝宽度计算；

楔形裂缝的离散，将楔形裂缝离散成N个宽度不同的离散裂缝元，其中每个离散裂缝元内裂缝宽度不变，且每个离散裂缝元的宽度运用所述沿着裂缝，任意裂缝位置处的裂缝宽度计算的方法获取；

在楔形裂缝宽度截面上，对每一个离散裂缝元均进行离散裂缝元中支撑剂铺置层数确定，离散裂缝元的孔隙体积确定，离散裂缝元孔隙度确定；

每一个离散裂缝元的孔隙类型及各孔隙类型的等效半径的确定，其中离散裂缝元的孔隙类型分为不与裂缝接触的孔隙、与裂缝接触的孔隙两种，不与裂缝接触的孔隙是由支撑剂围绕而成的孔隙；与裂缝接触孔隙是由裂缝壁面、支撑剂围绕而成的孔隙；

每一个离散裂缝元的孔隙的等效半径，裂缝元渗透率，裂缝元的导流能力确定；根据所有离散裂缝元导流能力，获得水力压裂支撑裂缝导流能力；

所述楔形裂缝宽度计算具体过程为：楔形裂缝宽度沿楔形裂缝远离楔形裂缝跟端呈线性降低，楔形裂缝长为L米，楔形裂缝跟端宽度为w_f米，获得楔形裂缝宽度与距裂楔形裂缝跟端长度的关系：

其中，L_x为沿着裂缝距离裂缝跟端的长度，单位为米；w_x为L_x处裂缝宽度，单位为米；

所述楔形裂缝的导流能力求解分解为对N个离散裂缝元的导流能力的求解；

所述每一个离散裂缝元中支撑剂铺置层数确定过程为：

第i个离散裂缝元的宽度与长度分别为w_i米与米，其中i＝1，2…N，L为楔形裂缝宽度等于支撑剂填充宽度得楔形裂缝宽度截面上得层数与楔形裂缝宽度、支撑剂半径的关系，计算得到第i个离散裂缝元中支撑剂铺置层数n_i：

其中，R为支撑剂半径，单位为米；

所述每一个离散裂缝元的孔隙体积确定过程为：

对于第i个离散裂缝元，i＝1，2…N，依据楔形裂缝元孔隙体积等于裂缝元外表体积与楔形裂缝元内的总支撑剂体积差，得到第i个离散裂缝元孔隙体积：

其中，w_i为第i个离散裂缝元的宽度，单位为米；h为储层厚度，单位为米；l_fΔ为沿着裂缝方向上的长度，计算中取1，单位为米；n_i为第i个离散裂缝元中支撑剂铺置层数；为在储层厚度方向上支撑剂的层数，其中下标int表示向下取整；R为支撑剂半径，单位为米；

所述每一个离散裂缝元的孔隙度的确定过程为：

对于第i个离散裂缝元，依据孔隙度定义，孔隙体积与外表体积之比，得到第i个离散裂缝元的孔隙度φ_i为：

其中，w_i为第i个离散裂缝元的宽度，单位为米；h为储层厚度，单位为米；l_fΔ为沿着裂缝方向上的长度，计算中取1，单位为米；n_i为第i个离散裂缝元中支撑剂铺置层数；为在储层厚度方向上支撑剂的层数，其中下标int表示向下取整；R为支撑剂半径，单位为米；

所述裂缝元的孔隙类型及各孔隙类型的等效半径具体过程为：对于不与裂缝接触的孔隙，运用高度为2R、边长为2R的三菱柱去截孔隙，截取获得的孔隙体积等效为半径为r_ff1、高度为2R的圆柱；R为支撑剂半径，单位为米；

依据截取获得的孔隙体积等于半径为r_ff1、长度为2R的圆柱，可以获得等效圆柱半径计算公式

对于与裂缝接触的孔隙，运用高度为2R、长边为2R、短边为R的立方柱去截孔隙，截取获得的孔隙体积等效为半径为r_ff2、高度为2R的圆柱；

依据截取获得的孔隙体积等于半径为r_ff2、高度为2R的圆柱，可以获得等效圆柱半径计算公式

所述裂缝元孔隙的等效半径具体过程为：

依据支撑剂分布的几何形状，可得支撑剂层数N与总孔隙数N1具有两倍关系N1＝2N，且两种孔隙孔隙数分别为：与裂缝接触的孔隙为2、不与裂缝接触的孔隙为(2N-2)，二者之和等于总孔隙数2N；

依据孔隙数进行平均，可以获得平均后的孔隙等效半径：

所述每一个离散裂缝元渗透率确定具体过程为：

依据Kozeny-Carman公式

其中，φ为孔隙度；r为孔隙半径；τ为孔隙迂曲度，取值为1.2，获得支撑剂填充的每一个离散裂缝元渗透率

其中，k_i为第i个离散裂缝元的渗透率，μm²；ψ₁为单位转换系数，取值为10¹²；w_i为第i个离散裂缝元的宽度，单位为米；l_fΔ为沿着裂缝方向上的长度，计算中取1，单位为米；h为储层厚度，单位为米；n_i为第i个离散裂缝元中支撑剂铺置层数R为支撑剂半径，单位为米；

所述每一个离散裂缝元的导流能力确定过程为：

对于第i个离散裂缝元，i＝1，2…N，依据裂缝导流能力定义，导流能力等于裂缝渗透率与裂缝宽度的乘积，获得第i个离散裂缝元的导流能力FCD_i：

FCD_i＝ψ₂k_iw_i；

其中，k_i为第i个离散裂缝元的渗透率；w_i为第i个离散裂缝元的宽度，单位为米；ψ₂为单位转换系数，取值为10^-2。