[发明专利]一种确定油气井致密储层中纤维暂堵转向液最优用量的方法

摘要

一种确定油气井致密储层中暂堵转向剂最优用量的方法，包括步骤：(1)计算井壁上的切向应力；(2)计算井壁处注入流体诱导的切向应力；(3)计算井壁处人工裂缝诱导的应力；(4)将直角坐标下应力转换为极坐标下应力，得到人工裂缝诱导的切向应力；(5)将前三步中的切向应力场公式联立，得到第一压裂后井壁周围的切向应力分布；(6)根据岩石弹性破裂准则，纤维滤饼附加压降值加上第一次压裂缝处切应力之和必须大于第一次压裂后井壁切向应力的极小值，确定纤维滤饼附加压降最优值；(7)根据达西公式计算出对应最优纤维滤饼长度；(8)计算出纤维暂堵转向液的最优体积。可有效优化暂堵转向剂用量，满足致密储层转向压裂设计的需求。

主权项

1.一种确定油气井致密储层中暂堵转向剂最优用量的方法，该方法包括以下步骤：步骤一：计算钻井后油气井的井壁上的切向应力，公式如下：σθ0＝‑pw+(σH+σh)‑2(σH‑σh)cos(2θ)  (1)其中，pw为井底液柱静压力，单位为兆帕；σH和σh为远场最大、最小水平主应力，单位为：兆帕；θ为极角，即井径方向与x轴正向的夹角，单位为弧度；步骤二：在油气井的井壁处，计算注入流体诱导的切向应力，公式如下：σθ1＝η(pw‑p0)  (2)其中，p_w为井底液柱静压力，单位为兆帕；p₀为原始地层压力，单位为兆帕；α为Biot弹性系数，ν为岩石泊松比；步骤三：在油气井的井壁处，计算人工裂缝诱导的应力分别如下：△σy＝ν(△σx+△σz)  (5)式中：其中，rw为井眼半径，单位为米；r1为极径，即井眼半径与半缝高平方和的算术平方根，单位为米；c为半缝高，单位为米；如果θ1为负值，则用θ1+π代替；p为人工裂缝内净压力，单位为兆帕；步骤四：将步骤三直角坐标下应力转换成极坐标下的应力，得到在油气井井壁处，人工裂缝诱导的切向应力，公式如下：步骤五：将上式(1)、(2)和式(8)相联立，即可得到第一压裂后油气井井壁周围的切向应力分布；步骤六：根据岩石弹性破裂准则，人工裂缝沿着切向应力最小点启裂；因此，要使得加入纤维后裂缝从新的方向启裂，纤维滤饼附加压降值加上第一次压裂缝处切向应力之和必须大于第一次压裂后井壁切向应力的极小值，即△pfiber+σθx≥σθ,min+T  (9)式中，Δpfiber表示纤维滤饼附加压降值；单位为兆帕；σθx表示第一次压裂缝处切向应力；单位为兆帕；σθ,min表示第一次压裂后井壁切向应力的极小值；单位为兆帕；T表示岩石的抗张强度，单位为兆帕；从而确定纤维滤饼附加压降的最优值；步骤七：测量现场纤维浓度为2％，根据达西公式：Q＝kAΔP/(μL)＝kwhΔP/(μL)，计算出排量低于1.5m3/min时对应的最优纤维滤饼长度。其中，k为纤维滤饼渗透率；L为最优纤维滤饼长度；单位为m；μ为压裂液粘度；单位为：Pa·s；Q为注入纤维压裂液的排量，单位为：m3/min；w为缝宽，单位为m；h为半缝高；单位为m；可通过PKN或KGD(PKN:Perkins‑Kern‑Nordgren；KGD:Khristianovic‑Geertsma‑de Klerk，取首字母)模型或压裂软件计算得到；ΔP为第六步骤中得到的纤维滤饼附加压降的最优值，单位为兆帕。步骤八：由步骤七中得到的最优纤维滤饼长度，确定计算出纤维暂堵转向液的最优体积为2×最优纤维滤饼长度×缝宽×缝高÷纤维浓度，公式如下：Vopt＝2Lwh/n  (10)其中，n为纤维加入浓度，该浓度为质量体积分数；L为纤维滤饼长度；单位为m；w为缝宽，单位为m；h为半缝高，单位为m。