[发明专利]一种支撑裂缝长期导流能力预测方法

说明书

本发明提供了一种支撑裂缝长期导流能力的预测方法，该方法包括：通过实验得到支撑剂破碎质量分数与补偿质量分数速率模型，基于建立的破碎模型，以支撑裂缝中的支撑剂为研究对象，考虑支撑裂缝初始孔隙度、初始迂曲度、支撑剂粒度组成、变形、破碎、有效闭合应力的影响，建立闭合应力下的支撑裂缝渗透率模型；以支撑裂缝壁面为研究对象，得到裂缝壁面弹性形变和蠕变的模型；基于建立的渗透率、弹性形变和蠕变的模型，得到闭合应力下支撑裂缝导流能力模型。本发明克服了现有技术中无法通过理论模型表征初始孔隙度、初始迂曲度、支撑剂粒度组成、破碎的难点，使得支撑裂缝长期导流能力的预测更为快速准确。

技术领域

本发明涉及石油天然气开发领域，具体涉及一种支撑裂缝长期导流能力的预测方法。

背景技术

水力压裂是低渗透储层增产的主要方式之一，在非常规油气资源的开采中有着广泛的应用。在水力压裂过程中，先将支撑剂颗粒与压裂液混合注入裂缝系统，以防止裂缝闭合，保持裂缝张开，获得较高的裂缝导流能力。水力压裂形成高导流能力通道决定着压裂增产效果，因此，支撑剂裂缝的导流能力将直接影响油气井的产能。

现有技术中已经进行了裂缝导流能力的实验研究和裂缝导流能力的分析模型的建立，但是支撑剂在长期生产过程中，随着生产时间增加、闭合应力增大会导致支撑剂变形、嵌入以及破碎，但是现有技术中的大多数裂缝导流能力模型并未考虑支撑剂破碎的影响。

本申请充分考虑了闭合应力下支撑剂破碎效应，利用支撑剂粒度组成获取支撑裂缝的初始孔隙度和迂曲度，解决了通常方法需要假设初始孔隙度和迂曲度的不足；基于Kozeny-Carman方程，采用弹塑性力学理论，考虑闭合应力、支撑剂弹性变形、弹性嵌入、岩石蠕变的影响，建立了考虑破碎效应的非均匀支撑剂组成的水力裂缝长期导流能力模型。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有方法中的不足，提供一种支撑裂缝长期导流能力的预测方法，克服了现有模型中需要假设初始孔隙度、初始迂曲度以及无法考虑支撑剂粒度组成及破碎效应的难点。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的。

本申请提供了一种支撑裂缝长期导流能力预测方法，其特征在于，包括步骤：

(1)利用支撑剂粒度组成获取支撑裂缝初始孔隙度和初始迂曲度；

(2)实验测试获取支撑剂初始粒度组成以及不同闭合应力下的粒度组成，进而通过线性划分拟合的方法得到不同闭合应力下的不同粒径区间的支撑剂的破碎质量分数速率与补偿质量分数速率的关系式；

(3)利用初始缝宽、支撑剂粒径分布、弹性模量、泊松比、有效闭合应力、不同闭合应力下的不同粒径区间的支撑剂的破碎质量分数速率与补偿质量分数速率模型得到不同粒径支撑剂半径变形量以及支撑裂缝总半径变形量进而得到闭合应力下的裂缝孔隙度、迂曲度、比面，从而得到闭合应力下的支撑裂缝的渗透率模型；

(4)利用接触裂缝壁面的支撑剂粒径、裂缝壁面弹性模量、泊松比、粘弹性系数、有效闭合应力、时间得到支撑剂弹性嵌入模型以及裂缝壁面蠕变模型；

(5)基于步骤(3)、(4)中建立的支撑裂缝总半径变形量、渗透率、裂缝壁面蠕变、弹性变形模型，建立闭合应力下支撑裂缝导流能力模型。

进一步地，所述步骤(2)中的支撑剂的破碎质量分数速率与补偿质量分数速率的关系式：

式中：w_i(t,σ)—在σ闭合应力下第i区间t时间的支撑剂质量分数，无量纲；S_i(t,σ)—在σ闭合应力下第i区间的支撑剂破碎质量分数速率，min^-1；b_ij(t,σ)—在σ闭合应力下第j 区间的支撑剂破碎质量补偿到第i区间的补偿质量分数速率，min^-1，其中