一种考虑页岩软化作用预测支撑剂嵌入深度的计算方法技术

本发明专利技术涉及一种考虑页岩软化作用预测支撑剂嵌入深度的计算方法，包括将目标区块页岩制成若干个标准岩心；对不同的标准岩心分别进行不同浸泡时间下的端面自吸实验，得到自吸深度—浸泡时间曲线；将不同浸泡时间下的标准岩心烘干后分别针对表面进行纳米压痕实验，得到岩心表面的杨氏模量—浸泡时间曲线；通过有限元方法建立含软化层的支撑剂嵌入模型；进行数值模拟得到嵌入量—浸泡时间曲线：得到考虑软化作用下支撑剂嵌入量计算公式。本发明专利技术的数值模型考虑的假设条件更加贴近实际，模拟预测的不同软化条件下的裂缝宽度值与实测值具有较高的拟合性，且同时具有较强的流程性，能够对实际页岩储层水力压裂后裂缝宽度进行准确且高效地预测。高效地预测。高效地预测。

【技术实现步骤摘要】
一种考虑页岩软化作用预测支撑剂嵌入深度的计算方法


[0001]本专利技术涉及一种考虑页岩软化作用预测支撑剂嵌入深度的计算方法，属于石油与天然气开发


技术介绍

[0002]页岩气已逐渐成为全球非常规天然气勘探开发的热点，但页岩储层的孔渗等物性较差，需要通过水力压裂来获取工业产量。同时，水力压裂注入地层的压裂液在施工完后却难以返排出地层，大量滞留的压裂液将长时间与地层岩石接触，在地层高温高压的作用下页岩裂缝表面发生力学性质的软化，从而加剧水力裂缝中支撑剂的嵌入，因此有必要对页岩软化作用下支撑剂嵌入深度的计算方法开展研究分析，这对于水力压裂形成的裂缝宽度优化具有重要意义。
[0003]国内外学者对于支撑剂嵌入主要建立了两类模型，即经验模型和理论模型。经验模型是通过开展支撑缝宽测试试验来研究地层情况下支撑剂嵌入裂缝的过程，再基于实验数据与统计理论得出经验模型；理论模型包括解析模型和数值模型，解析模型是将支撑剂嵌入岩体的过程可描述为接触力学问题，基于嵌入的物理过程建立合适尺寸的物理模型，采用胡克定律、Hertz接触理论为基础来进行计算；本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种考虑页岩软化作用预测支撑剂嵌入深度的计算方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤S1、将目标区块页岩制成若干个标准岩心；步骤S2、对不同的标准岩心分别进行不同浸泡时间下的端面自吸实验，并利用自吸作用下的修正LW模型，得到自吸深度—浸泡时间曲线；步骤S3、将不同浸泡时间下的标准岩心烘干后分别针对表面进行纳米压痕实验，得到岩心表面的杨氏模量—浸泡时间曲线；步骤S4、通过有限元方法建立支撑剂嵌入岩板的三维模型，其中将三维模型中岩板划分为未软化层和软化层，所述未软化层的杨氏模量设定为为标准岩心的杨氏模量；所述软化层的厚度根据自吸深度—浸泡时间曲线设定，所述软化层的杨氏模量根据杨氏模量—浸泡时间曲线设定，最后得到含软化层的支撑剂嵌入模型；步骤S5、根据设定好参数的含软化层的支撑剂嵌入模型进行数值模拟得到嵌入量—浸泡时间曲线；步骤S6、基于嵌入量—浸泡时间曲线对支撑剂嵌入岩体的等效杨氏模量进行修正，得到考虑软化作用下支撑剂嵌入量计算公式；式中：w为支撑剂嵌入量，mm；a0和a1为修正因子，其值分别为0.0646和18.2，无量纲；R为支撑剂粒径，mm；P为地层应力，MPa；E1为支撑剂杨氏模量，MPa；v1为支撑剂泊松比，无量纲；v2为岩板泊松比，无量纲；H为岩板厚度，mm；t为浸泡时间，d；E
t
为等效杨氏模量，MPa；E0为标准岩心的杨氏模量，MPa；a、b均为拟合系数。2.根据权利要求1所述的一种考虑页岩软化作用预测支撑剂嵌入深度的计算方法，其特征在于，所述步骤S2中自吸作用下的修正LW关系式为：式中：h(t)为自吸距离，m；t为浸泡时间，s；r为等效毛细管半径，m；γ为流体界面张力，N/m ；δ为孔隙形状因子，无量纲；θ为润湿角，
°
；τ为孔隙迂曲度，无量纲；μ为流体粘度，Pa
·
s。3.根据权利要求1所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：卢聪，刘嘉兴，王锦，郭建春，周广清，王建东，刘彦辉，王小山，单昕，孟宪波，
申请(专利权)人：西南石油大学，
类型：发明
国别省市：