一种裂缝性储层酸压动态综合滤失系数的计算方法技术

本发明专利技术公开了一种裂缝性储层酸压动态综合滤失系数的计算方法，依次包括以下步骤：（1）计算考虑酸蚀蚓孔的基质滤失系数Cmt；（2）计算初始状态第i条天然裂缝滤失系数(Cft

A Method for Calculating Dynamic Comprehensive Filtration Coefficient of Fractured Reservoir Acid Fracturing

The invention discloses a method for calculating the dynamic comprehensive filtration coefficient of acid fracturing in fractured reservoirs, which comprises the following steps: (1) calculating the matrix filtration coefficient Cmt considering acid erosion wormholes; (2) calculating the filtration coefficient of natural fracture in the initial state Article I (Cft).

【技术实现步骤摘要】
一种裂缝性储层酸压动态综合滤失系数的计算方法
本专利技术涉及石油天然气勘探开发领域，尤其是酸化压裂领域中一种裂缝性储层酸压动态综合滤失系数的计算方法。
技术介绍
裂缝性油气藏储量丰富，是油气勘探开发领域的重点。酸压是此类储层改造的重要手段之一。酸压是利用地面高压泵组，以高于储层吸收能力的排量将酸液泵入地层以产生水力裂缝。同时通过酸液与裂缝壁面岩石发生反应，非均匀刻蚀缝壁岩石，形成沟槽状或凹凸不平的刻蚀裂缝。施工结束后裂缝不完全闭合，最终在地层中形成具有一定几何尺寸和流动能力的人工裂缝，改善油气井的流动状况，从而使油气井获得增产。酸液的滤失是酸压过程中必然存在的现象，具体是指酸液在流动过程会沿裂缝壁面及天然裂缝流入地层。滤失会导致酸液在水力裂缝中的质量损失，进而影响酸压裂缝的几何尺寸及导流能力，影响改造效果。因此酸压设计过程中需要准确预测酸液的滤失特征。酸压过程中的滤失特征与水力压裂存在较大的差别。酸液作为反应性流体会溶蚀地层岩石，增加储层的渗透率，从而增加酸液的滤失量。当水力裂缝在延伸过程中与天然裂缝相交时，大量的酸液会通过天然裂缝滤失到地层，同时溶蚀天然裂缝壁面岩石，增加天然裂缝宽度。天然裂缝宽度的增加会显著提高天然裂缝的流动能力，进而增加酸液的滤失量。可以看出，酸压过程中滤失系数是动态变化的，与压裂液滤失过程中的静态滤失系数有较大差异。因此，准确计算酸压过程中的动态滤失系数，尤其是考虑天然裂缝宽度变化的滤失系数非常重要。关于酸压过程中的动态滤失系数计算方法，国内外学者已经做了许多相关的研究。但大多数都针对于酸液在基质溶蚀形成蚓孔开展，少有考虑天然裂缝在酸压过程中的动态变化。因此这些方法都不能很好地满足裂缝性储层酸压过程中动态滤失系数计算的需求。
技术实现思路
本专利技术目的在于提供一种裂缝性储层酸压动态综合滤失系数的计算方法，该方法考虑了酸液溶蚀天然裂缝壁面导致天然裂缝宽度变化，原理可靠，计算简便，可以处理随机复杂分布的天然裂缝，能够准确快捷地计算出酸压过程中酸液的滤失速度，进而为酸压方案设计提供有效指导。为达到以上技术目的，本专利技术提供以下技术方案。一种裂缝性储层酸压动态综合滤失系数的计算方法，依次包括以下步骤：(1)计算考虑酸蚀蚓孔的基质滤失系数Cmt；(2)计算初始状态第i条天然裂缝滤失系数(Cft0)i及初始状态酸压综合滤失系数Ct0；(3)计算Tn时间步第i条天然裂缝内酸液有效作用距离(Lefn)i；(4)计算Tn时间步第i条天然裂缝宽度(wn)i；(5)计算Tn时间步第i条天然裂缝滤失系数(Cftn)i；(6)计算Tn时间步酸压综合滤失系数Ctn。本专利技术中，为了计算考虑酸液溶蚀天然裂缝壁面导致天然裂缝宽度变化的酸压综合滤失系数，将总注酸时间T化为间隔相同的l个时间节点。相邻时间节点的间隔为：Δt＝T/l，时间步定义为Tn，n＝0,1,2,3……l，其中T0代表初始状态，即初始时间步。当时间步长较短时，可忽略时间步内缝宽的微小变化对酸液流动的影响，故假设时间步内天然裂缝宽度不随酸液溶蚀而改变。则当天然裂缝表面随机分布有m条天然裂缝时，令单条天然裂缝的编号为i，i＝1,2,3……m。本专利技术中，所述步骤(1)计算考虑酸蚀蚓孔的基质滤失系数Cmt，具体过程如下：为了计算酸压过程中于裂缝壁面岩石及形成的酸蚀蚓孔造成的滤失，采用公式(1)计算考虑酸蚀蚓孔的基质滤失系数Cmt(Hill,A.D.,Zhu,D.,andWang,Y.M.,1995.TheEffectofWormholingontheFluid-LossCoefficientinAcidFracturing.SPEProduction&Facilities,November,257-263)。此滤失系数能够表征酸压过程中考虑酸蚀蚓孔发展的滤失量变化，故只需要在步骤(1)中计算一次：式中：Cmt—考虑酸蚀蚓孔的基质滤失系数，Cc—非蚓孔控制的滤失系数，Cwh—蚓孔控制的滤失系数，φ—岩石孔隙度，无因次；ct—地层流体压缩系数，Pa-1；k—岩石渗透率，m2；Pf—酸压裂缝内流体压力，Pa；Pr—地层流体压力，一般取原始地层压力，Pa；μ—地层流体粘度，Pa·s；Qwh—酸液突破体积，一般通过酸液驱替实验获得，无因次。本专利技术中，所述步骤(2)计算初始状态第i条天然裂缝滤失系数(Cft0)i及初始状态酸压综合滤失系数Ct0，具体过程如下：当n＝0，即为初始状态时，裂缝内酸岩反应尚未发生，则可直接采用式(4)、式(5)计算获得第i条天然裂缝初始的天然裂缝滤失系数(Cft0)i及初始入口面积(Af0)后，带入式(6)计算获得初始状态酸压综合滤失系数Ct0(LiuY,GuoJ,ChenZ.Leakoffcharacteristicsandanequivalentleakoffcoefficientinfracturedtightgasreservoirs[J].JournalofNaturalGasScience&Engineering,2016,31:603-611)：式中：(w0)i—第i条天然裂缝初始宽度，由储层地质资料获得，m；—第i条天然裂缝初始天然裂缝滤失系数，(H)i—第i条天然裂缝高度，由储层地质资料获得，m；—第i条天然裂缝初始入口面积，m2；Am—单翼单面裂缝面积，由酸压设计资料中获得，m2。本专利技术中，所述步骤(3)计算Tn时间步第i条天然裂缝内酸液有效作用距离(Lefn)i，具体过程如下：本专利技术中，为了求取随时间步数n变化的酸压综合滤失系数，需在初始状态参数的基础上，按时间步依次进行循环计算。例如针对Tn时间步的计算，所需要输入的参数则均为Tn-1时间步计算所得的结果或能根据Tn-1时间步结果计算。同时本专利技术中计算过程应从T1时间步开始，基于初始状态参数开展循环计算。Tn时间步第i条天然裂缝内酸液有效作用距离(Lefn)i可由式(7)计算。此处(Lefn)i实际为Tn-1到Tn时间步所经历的时间中酸液在天然裂缝内的酸液有效作用距离，根据本专利技术中忽略时间步内缝宽微小变化对酸液流动影响的假设，(Lefn)i的值由Tn-1时间步获得的已知参数计算：式中：—第i条天然裂缝Tn时间步酸液有效作用距离，m；(wn-1)i—第i条天然裂缝Tn-1时间步宽度，m；—第i条天然裂缝Tn-1时间步内平均裂缝滤失速度，m/s；—第i条天然裂缝Tn-1时间步酸液传质系数，m/s；—第i条天然裂缝Tn-1时间步天然裂缝滤失系数，kc—反应速率常数，通过酸岩反应动力学实验获得，m/s；Δt—间时步步长，s。由于天然裂缝内流速及缝宽均较小，故流态一般为层流。式(7)中Tn-1时间步第i条天然裂缝内酸液传质系数(kgn-1)i可采用式(9)计算获得(C.Y.Chang,J.A.Guin,andL.D.Roberts.SurfaceReactionWithCombinedForcedandFreeConvection[J].AIChEJ,1976,22,No.2:252-259)：式(7)推导过程如下：假设Tn-1到Tn时间步内天然裂缝内酸液流动反应为稳态二维均匀流动扩散反应，根据平衡原理可写出二维对流扩散方程：式中：—酸浓度在缝长方向的梯度，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种裂缝性储层酸压动态综合滤失系数的计算方法，依次包括以下步骤：(1)计算考虑酸蚀蚓孔的基质滤失系数Cmt；(2)计算初始状态第i条天然裂缝滤失系数(Cft0)i及初始状态酸压综合滤失系数Ct0；(3)计算Tn时间步第i条天然裂缝内酸液有效作用距离(Lefn)i；(4)计算Tn时间步第i条天然裂缝宽度(wn)i；(5)计算Tn时间步第i条天然裂缝滤失系数(Cftn)i；(6)计算Tn时间步酸压综合滤失系数Ctn。

【技术特征摘要】
1.一种裂缝性储层酸压动态综合滤失系数的计算方法，依次包括以下步骤：(1)计算考虑酸蚀蚓孔的基质滤失系数Cmt；(2)计算初始状态第i条天然裂缝滤失系数(Cft0)i及初始状态酸压综合滤失系数Ct0；(3)计算Tn时间步第i条天然裂缝内酸液有效作用距离(Lefn)i；(4)计算Tn时间步第i条天然裂缝宽度(wn)i；(5)计算Tn时间步第i条天然裂缝滤失系数(Cftn)i；(6)计算Tn时间步酸压综合滤失系数Ctn。2.如权利要求1所述的一种裂缝性储层酸压动态综合滤失系数的计算方法，其特征在于，所述步骤(1)根据下式计算考虑酸蚀蚓孔的基质滤失系数Cmt：式中：Cc—非蚓孔控制的滤失系数，Cwh—蚓孔控制的滤失系数，φ—岩石孔隙度，无因次；ct—地层流体压缩系数，Pa-1；k—岩石渗透率，m2；Pf—酸压裂缝内流体压力，Pa；Pr—地层流体压力，一般取原始地层压力，Pa；μ—地层流体粘度，Pa·s；Qwh—酸液突破体积，一般通过酸液驱替实验获得，无因次。3.如权利要求1所述的一种裂缝性储层酸压动态综合滤失系数的计算方法，其特征在于，所述步骤(2)计算初始状态第i条天然裂缝滤失系数(Cft0)i及初始状态酸压综合滤失系数Ct0，过程如下：式中：(w0)i—第i条天然裂缝初始宽度，由储层地质资料获得，m；—第i条天然裂缝初始天然裂缝滤失系数，(H)i—第i条天然裂缝高度，由储层地质资料获得，m；—第i条天然裂缝初始入口面积，m2；Am—单翼单面裂缝面积，由酸压设计资料中获得，m2。4.如权利要求1所述的一种裂缝性储层酸压动态综合滤失系数的计算方法，其特征在于，所述步骤(3)通过下式计算Tn时间步第i条天然裂缝内酸液有效作用距离(Lefn)i：式中：(wn-1)i—第i条天然裂缝Tn-1时间步宽度，m；—第i条天然裂缝Tn-1时间步内平均裂缝滤失速度，m/s；—第i条天然裂缝Tn-1时间步酸液传质系数，m/s；—第i条天然裂缝Tn-1时间步天...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭建春，任冀川，刘彧轩，王世彬，李枚，
申请(专利权)人：西南石油大学，
类型：发明
国别省市：四川,51