暂堵转向材料用量的确定方法及应用技术

本发明专利技术提供了一种暂堵转向材料用量的确定方法及应用，该确定方法包括：确定储层力学参数，并刻画天然裂缝的数量、产状，确定暂堵转向材料的承压能力、暂堵层渗透率和施工规模；确定水力裂缝尺寸和施工规模；当储层中天然裂缝的数量＞0，计算天然裂缝开启所需的净压力临界值，确定所述天然裂缝的开启条数；当储层中天然裂缝的数量为0，计算新的分支缝开启所需的净压力临界值；计算暂堵天然裂缝和水力裂缝所需的暂堵转向材料的用量。本发明专利技术还提供了上述方法在油气井压裂酸化施工中的应用。本发明专利技术提供的方法考虑不同产状天然裂缝的存在、不同暂堵转向材料暂堵承压能力对暂堵转向材料用量的影响，过程简单、结果准确且符合暂堵的实际情况。实际情况。实际情况。

【技术实现步骤摘要】
暂堵转向材料用量的确定方法及应用


[0001]本专利技术涉及油气井压裂施工
，尤其涉及油气井压裂施工过程中进行暂堵施工时确定暂堵转向材料用量的确定方法及应用。

技术介绍

[0002]在多层储层，较厚储层或长水平井井段的油气井中，一次压裂酸压的笼统施工仅能对某一部分储层进行改造，因此需要分层或分段进行改造，以保证所有储层层段得到有效改造。目前主要的方法有机械分割，使用暂堵球对射孔孔眼进行暂堵。但是，机械封隔操作复杂、耗时，对于高温深井工具分层存在较多风险。暂堵球暂堵工艺仅适用于射孔完井的油气井。而对裂缝进行暂堵可以解决上述难题。虽然目前有很多对裂缝暂堵的材料，但是其用量计算一直是一个难题。
[0003]CN109267985A提供了一种暂堵转向压裂暂堵转向材料用量的控制方法。该方法需要用到邻井生产动态资料，而且未考虑到天然裂缝对暂堵压裂酸压的影响。更重要的是计算公式为V
暂堵剂
＝V
裂缝
+V
裂缝滤失
+V
近井筒滤失
，不可能将水力裂缝的所有的体积全部堵住，采用此公式计算所得用量偏大。另外，不同暂堵转向材料的暂堵承压能力是不同的，无法采用同一个公式进行计算。
[0004]CN106194145A提供了一种多级暂堵深度网络酸压方法。该方法也未考虑到天然裂缝对暂堵压裂酸压的影响、并未考虑天然裂缝和水力裂缝的尺寸对暂堵转向材料用量的影响，而是考虑施工管柱内径截面积。而在实际施工中，暂堵转向材料需要进入裂缝内才能发挥作用。
[0005]CN110685657A提供了一种转向压裂用暂堵颗粒用量计算方法。该方法是用颗粒架桥理论进行的计算，需要通过室内实验确定架桥颗粒水平运移速度，这与现场施工时的颗粒水平运移速度并不完全匹配。另外也不适用于纤维状暂堵转向材料。

技术实现思路

[0006]为了解决上述问题，本专利技术的目的在于提供一种暂堵转向材料用量的确定方法及应用。该方法考虑了不同产状天然裂缝的存在、不同暂堵转向材料暂堵承压能力对暂堵转向材料用量的影响，计算过程简单、结果准确且符合暂堵的实际情况。
[0007]为了达到上述目的，本专利技术提供了一种暂堵转向材料用量的确定方法，包括：
[0008]步骤一，确定储层力学参数，并刻画天然裂缝的数量、天然裂缝的产状，确定暂堵转向材料的承压能力、暂堵层渗透率；
[0009]步骤二，根据储层力学参数，通过压裂模拟实验确定水力裂缝尺寸和施工规模；
[0010]步骤三，当储层中天然裂缝的数量＞0，根据所述储层力学参数和天然裂缝的产状计算天然裂缝开启所需的净压力临界值，再根据所述暂堵转向材料的承压能力确定所述天然裂缝的开启条数；
[0011]当储层中天然裂缝的数量为0，根据所述储层力学参数计算新的分支缝开启所需
的净压力临界值；
[0012]步骤四，当储层中天然裂缝的数量＞0，根据施工规模、暂堵层渗透率、天然裂缝的产状、天然裂缝开启所需的净压力临界值和天然裂缝开启条数，计算暂堵天然裂缝和水力裂缝所需的暂堵转向材料的用量；
[0013]当储层中天然裂缝的数量＝0，根据施工规模、暂堵层渗透率、新的分支缝开启所需的净压力临界值，计算暂堵水力裂缝所需的暂堵转向材料的用量。
[0014]在上述方法中，所述天然裂缝开启所需的净压力是指含天然裂缝的储层岩体开启天然裂缝所需的暂堵净压力；所述水力裂缝是指人工水力压裂形成的裂缝；所述新的分支裂缝开启所需的净压力是指暂堵水力裂缝后开启新的分支裂缝的所需的暂堵净压力。
[0015]在上述方法中，所述暂堵天然裂缝和水力裂缝所需的暂堵转向材料的用量可以根据暂堵层渗透率模型结合达西公式进行计算。所述暂堵层渗透率模型为：
[0016]ΔP
’
≥P
net
，
[0017]其中，ΔP
’
为井筒憋压，其在数值上与缝内净压力相等；P
net
为裂缝开启所需的净压力临界值。该模型公式的含义为：井筒憋压大于等于裂缝开启所需的净压力临界值时，沟通天然裂缝或产生新的分支缝。
[0018]在上述暂堵层渗透率模型中，天然裂缝或新的分支缝的开启一般包括以下过程：填充量增大
→
暂堵层孔隙度减小
→
渗透率减小
→
流入裂缝流体量降低
→
井筒液体压缩
→
产生井筒憋压ΔP
’→
ΔP
’
≥P
net
(裂缝开启所需的净压力临界值)
→
沟通天然裂缝或产生新的分支缝。可以根据开启天然裂缝或新的分支缝所需的净压力的临界值，通过达西公式计算单缝暂堵转向材料用量，进而计算暂堵主缝(水力裂缝)和开启的天然裂缝的材料用量。
[0019]在本专利技术的具体实施方案中，所述储层力学参数一般包括最大水平应力、最小水平应力、抗拉强度、泊松比和内聚力。所述储层力学可以由地应力连续剖面分析软件对测井数据分析计算获得。
[0020]在本专利技术的具体实施方案中，所述天然裂缝的产状可以通过成像测井确定，一般包括天然裂缝的长度、天然裂缝的宽度、以及天然裂缝与最大水平主应力的逼近角等。所述天然裂缝的数量一般根据成像测井结果确定。
[0021]在本专利技术的具体实施方案中，所述暂堵转向材料的承压能力、暂堵层渗透率一般根据暂堵承压能力测试实验确定。
[0022]在本专利技术的具体实施方案中，所述天然裂缝开启的类型一般包括张性破坏和剪切破坏。
[0023]在本专利技术的具体实施方案中，所述天然裂缝张性破坏开启时所需的暂堵净压力临界值的计算一般遵循W
‑
T规则，即P≥σ
n
，其中，P为裂缝近壁面的孔隙压力、单位为MPa，σ
n
为作用于天然裂缝面的正应力，单位为MPa。
[0024]在本专利技术的具体实施方案中，所述天然裂缝张性破坏开启时所需的净压力临界值的计算公式一般为：
[0025][0026]其中，P
net
为裂缝开启所需的净压力临界值，单位为MPa；σ
H
为最大水平应力，单位为MPa；σ
h
为最小水平应力，单位为MPa；θ为天然裂缝与σ
H
的逼近角；当裂缝近壁面的孔隙压
力P满足P≥P
net
时，天然裂缝进行张性破坏开启。
[0027]在本专利技术的具体实施方案中，所述天然裂缝张性破坏开启时所需的净压力临界值的计算公式可以根据以下过程计算：
[0028]一般情况下，裂缝近壁面的孔隙压力P的限定条件为：P≥σ
n
，
[0029]当水力裂缝与天然裂缝相交且连通后，液体进入天然裂缝，此时裂缝近壁面的孔隙压力P的临界条件为P＝σ
n
，
[0030]其中，P的计算公式为：P＝σ
h
+P
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种暂堵转向材料用量的确定方法，其包括：步骤一，确定储层力学参数，并刻画天然裂缝的数量、天然裂缝的产状，确定暂堵转向材料的承压能力、暂堵层渗透率；步骤二，根据储层力学参数，通过压裂模拟实验确定水力裂缝尺寸和施工规模；步骤三，当储层中天然裂缝的数量＞0，根据所述储层力学参数和天然裂缝的产状计算天然裂缝开启所需的净压力临界值，再根据所述暂堵转向材料的承压能力确定所述天然裂缝的开启条数；当储层中天然裂缝的数量＝0，根据所述储层力学参数计算新的分支缝开启所需的净压力临界值；步骤四，当储层中天然裂缝的数量＞0，根据施工规模、暂堵层渗透率、天然裂缝的产状、天然裂缝开启所需的净压力临界值和天然裂缝开启条数，计算暂堵天然裂缝和水力裂缝所需的暂堵转向材料的用量；当储层中天然裂缝的数量＝0，根据施工规模、暂堵层渗透率、新的分支缝开启所需的净压力临界值，计算暂堵水力裂缝所需的暂堵转向材料的用量。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述储层力学参数包括最大水平应力、最小水平应力、抗拉强度、泊松比和内聚力；优选地，所述储层力学参数由地应力连续剖面分析软件对测井数据分析计算获得。3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述天然裂缝的产状包括天然裂缝的长度、天然裂缝的宽度、以及天然裂缝与最大水平主应力的逼近角；优选地，所述天然裂缝的数量根据成像测井结果确定。4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述暂堵转向材料的承压能力、暂堵层渗透率根据暂堵承压能力测试实验确定。5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述天然裂缝开启的类型包括张性破坏和剪切破坏。6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述天然裂缝张性破坏开启时所需的暂堵净压力计算遵循W
‑
T规则。7.根据权利要求5或6所述的方法，其中，所述天然裂缝张性破坏开启时所需的净压力临界值的计算公式为：其中，P
net
为裂缝开启所需的净压力临界值，单位为MPa；σ
H
为最大水平应力，单位为MPa；σ
h
为最小水平应力，单位为MPa；θ为天然裂缝与σ
H
的逼近角；当裂缝近壁面的孔隙压力P满足P≥P
net
时，天然裂缝进行张性破坏开启。8.根据权利要求5
‑
7任一项所述的方法，其中，所述天然裂缝张性破坏开启时的净压力临界值的计算过程包括：裂缝近壁面的孔隙压力P的临界限定条件为：P＝σ
n
其中，P的计算公式为：P＝σ
h
+P
net
，σ
n
的计算公式为：
P为裂缝近壁面的孔隙压力，单位为MPa；P
net
为裂缝开启所需的净压力临界值，单位为MPa；σ
n
为作用于天然裂缝面的正应力，单位为MPa；σ
H
为最大水平应力，单位为MPa；σ
h
为最小水平应力，单位为MPa；θ为天然裂缝与σ
H
的逼近角；当P≥P
net
时，天然裂缝进行张性破坏开启。9.根据权利要求5所述的方法，其中，所述天然裂缝为剪切性破坏开启时的净压力的计算遵循摩尔库伦准则。10.根据权利要求5或9所述的方法，其中，所述天然裂缝剪切性破坏开启时的净压力临界值的计算公式为：其中，P
net
为裂缝开启所需的净压力的临界值，MPa；σ
H
为最大水平应力，单位为MPa；σ
h
为最小水平应力，单位为MPa；θ为天然裂缝与σ
H
的逼近角；σ0为内聚力，单位为MPa；μ
f
为天然裂缝面的摩擦因数，无量纲；当裂缝近壁面的孔隙压力P满足P≥P
net
时，天然裂缝进行剪切破坏开启。11.根据权利要求5、9
‑
10任一项所述的方法，其中，所述天然裂缝剪切性破坏开启时的净压力的计算过程包括：裂缝近壁面的孔隙压力P的临界限定条件为：其中，P的计算公式为：P＝σ
h
+P
net
，σ
n
的计算公式为：P为裂缝近壁面的孔隙压力，单位为MPa；P
net
为裂缝开启所需的净压力的临界值，单位为MPa；σ
n
为作用于天然裂缝面的正应力，单位为MPa；σ为作用于天然裂缝面的剪切力、单位为MPa；σ
H
为最大水平应力，单位为MPa；σ
h
为最小水平应力，单位为MPa；θ为天然裂缝与σ
H
的逼近角；σ0为内聚力，单位为MPa；μ
f
为天然裂缝面的摩擦因数，无量纲；当P≥P
net

【专利技术属性】
技术研发人员：王萌，车明光，补成中，岳明，朱光有，周拿云，
申请(专利权)人：中国石油天然气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：