[發明專利]一種確定脈沖纖維加砂壓裂支撐劑團鋪置形態的方法有效
| 申請號: | 201811334482.9 | 申請日: | 2018-11-09 |
| 公開(公告)號: | CN109446706B | 公開(公告)日: | 2020-04-14 |
| 發明(設計)人: | 張濤;穆軻帆;郭建春;楊若愚 | 申請(專利權)人: | 西南石油大學 |
| 主分類號: | G06F30/20 | 分類號: | G06F30/20;G06F119/14;E21B43/267 |
| 代理公司: | 成都金英專利代理事務所(普通合伙) 51218 | 代理人: | 袁英 |
| 地址: | 610500 四*** | 國省代碼: | 四川;51 |
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| 摘要: | |||
| 搜索關鍵詞: | 一種 確定 脈沖 纖維 加砂壓裂 支撐 劑團鋪置 形態 方法 | ||
1.一種確定脈沖纖維加砂壓裂支撐劑團鋪置形態的方法,依次包括以下步驟:
1)確定水力裂縫的幾何結構參數,獲得施工后水力裂縫的縫高H、縫寬W和縫長L;
2)將脈沖注入的壓裂液、壓裂液+纖維+支撐劑混合液均單獨作為冪律流體相處理,實驗測量壓裂液和纖維壓裂液的流變參數,修正后得到壓裂液+纖維+支撐劑混合液的流變參數;
3)根據步驟1)中確定的水力裂縫的縫寬w、縫長L、縫高H,以及設計給定的射孔位置、孔口尺寸及間距,建立該水力裂縫的幾何模型,輸出iges格式的數據文件;將該iges格式數據文件導入網格劃分軟件中進行流場計算域網格劃分,將水力裂縫幾何模型的射孔位置定義為速度進口邊界,裂縫末端定義為壓力出口邊界條件,輸出msh格式的網格文件;
4)分別將脈沖交替注入的壓裂液和壓裂液+纖維+支撐劑混合液作為獨立的壓裂液相和混合液相兩種連續流體相處理,建立兩相在裂縫中流動的CFD模型,過程如下:
假定裂縫中壓裂液相和混合液相密度、體積分數和表觀粘度分別為ρf、βf、μf和ρm、βm、μsl,其中βf+βm=1,裂縫中流場流體的平均密度和粘度為:
兩相的體積分數輸運方程:
式中i=f,m;f,m分別代表壓裂液相和混合液相;v為兩相共享速度矢量,m/s;
兩相共享的動量方程:
式中p為壓力,Pa;g為重力加速度,m/s2;F為兩相界面表面張力轉化的體積力,N/m3;采用有限體積法進行離散,獲得其代數方程組并求解;
5)模擬壓裂液和混合液脈沖注入水力裂縫的流動,獲得支撐劑團的鋪置形態,即采用CFD軟件將msh格式網格文件讀入,結合物性參數依次進行設置;在每個脈沖時間段開始時間點分別在軟件中輸入混合液進口速度vin和體積分數βm,設定模擬時間步長dt進行流動方程迭代求解,得到任意時刻流場內的速度、壓力及兩相濃度分布值,通過展示流場中混合液相的分布云圖,得到支撐劑團在裂縫中任何位置的分布形態。
2.如權利要求1所述的一種確定脈沖纖維加砂壓裂支撐劑團鋪置形態的方法,其特征在于,所述步驟1)是指:根據施工井的地質特征、儲層巖石力學參數、測井資料進行施工參數設計,給定射孔數n、射孔位置、孔口尺寸及間距,確定所需壓裂液、支撐劑種類及濃度、纖維種類及濃度,并設計給出脈沖纖維加砂壓裂泵注程序,采用壓裂設計軟件模擬獲得施工后水力裂縫的縫高H、縫寬W和縫長L。
3.如權利要求1所述的一種確定脈沖纖維加砂壓裂支撐劑團鋪置形態的方法,其特征在于,所述步驟2)包括:
配置壓裂液,在水浴中加熱到所需溫度,測試其在不同剪切速率下的剪切應力τ,將壓裂液作為冪律型非牛頓流體,其流變方程如下:
對實驗數據進行擬合,獲得壓裂液稠度系數K1、流變指數n1和表觀粘度
在壓裂液中加入纖維混合后得到纖維壓裂液,采用同樣方法獲得纖維壓裂液的稠度系數K2、流變指數n2和表觀粘度
將支撐劑與纖維壓裂液混合得到壓裂液+纖維+支撐劑混合液,該混合液稠度系數為K3、流變指數為n3,通過下式求得加入支撐劑前和加入支撐劑后表觀粘度μl和μsl的比值f(αp):
式中αp為加入的支撐劑體積分數,無量綱;和分別為混合液和纖維壓裂液表觀粘度,Pa.s;
令n3=n2,則混合液稠度系數K3=f(αp)K2。
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