深水高温高压疏松砂岩端部脱砂工艺设计优化方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种深水高温高压疏松砂岩端部脱砂工艺设计优化方法，包括如下步骤：对温度交变及压力变化时的压裂液及砾石砂浆进行流变性分析，得到压裂液及砾石砂浆的粘温变化曲线；对高温高压下不同密度压裂液中砾石颗粒进行沉降及悬浮规律分析，得到不同密度下压裂液的携砂能力和砾石颗粒沉降及悬浮条件；根据压裂液及砾石砂浆的粘温变化曲线以及不同密度下压裂液的携砂能力和砾石颗粒沉降及悬浮条件分别进行长距离多流道温度场及裂缝内温度计算模型的构建、裂缝中压力分布和压裂液漏失计算模型的构建以及裂缝尺寸计算模型的构建，得到压裂液不同位置处粘温变化和携砂性能的变化条件、压裂液的漏失量的条件以及裂缝尺寸的条件。寸的条件。寸的条件。

【技术实现步骤摘要】
深水高温高压疏松砂岩端部脱砂工艺设计优化方法及装置


[0001]本专利技术涉及石油工程
，具体是关于一种深水高温高压疏松砂岩端部脱砂工艺设计优化方法及装置。

技术介绍

[0002]海上深水油气藏由于上覆大段海水替代岩石层，导致压实不足而使目标储层疏松，在开采过程中极易出砂。砾石充填是一种有效的防砂技术，主要包括裸眼井砾石充填、套管井砾石充填以及压裂充填。很多现场施工结果表明，尽管裸眼井砾石充填和套管井砾石充填能够起到防砂作用，但同时也会引起较大的表皮因子，影响了最终的无砂产量。压裂充填防砂是在中高渗疏松砂岩油气层中通过水力压裂产生短而宽的裂缝，然后在裂缝中充填高强度、高渗透的砾石，形成高导流能力的人工裂缝。其核心技术是端部脱砂，基本原理是在水力压裂裂缝扩展过程中，有控制地使砂浆中的支撑剂在裂缝端部脱出，桥架形成端部砂堵，从而阻止裂缝沿缝长进一步延伸，继续泵入高砂比砂浆，继而在裂缝周边形成全面砂堵。随着裂缝中储液量增加，压力增大，促使裂缝发生膨胀变宽，形成短宽裂缝，同时裂缝内填砂浓度增大，从而造出一条具有高导流能力的裂缝。端部脱砂形成的短宽本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种深水高温高压疏松砂岩端部脱砂工艺设计优化方法，其特征在于，包括如下步骤：对温度交变及压力变化时的压裂液及砾石砂浆进行流变性分析，得到压裂液及砾石砂浆的粘温变化曲线；对高温高压下不同密度压裂液中砾石颗粒进行沉降及悬浮规律分析，得到不同密度下压裂液的携砂能力和砾石颗粒沉降及悬浮条件；根据压裂液及砾石砂浆的粘温变化曲线以及不同密度下压裂液的携砂能力和砾石颗粒沉降及悬浮条件分别进行长距离多流道温度场及裂缝内温度计算模型的构建、裂缝中压力分布和压裂液漏失计算模型的构建以及裂缝尺寸计算模型的构建，得到压裂液不同位置处粘温变化和携砂性能的变化条件、压裂液的漏失量的条件以及裂缝尺寸的条件；综合考虑压裂液不同位置处粘温变化和携砂性能的变化条件、压裂液的漏失量的条件以及裂缝尺寸的条件对端部脱砂进行优化设计。2.根据权利要求1所述的深水高温高压疏松砂岩端部脱砂工艺设计优化方法，其特征在于，所述流变性分析包括粘度、密度及剪切性能随温度和压力的变化规律以及分析研究压裂液及不同浓度的砾石砂浆的粘度、剪切性能。3.根据权利要求1所述的深水高温高压疏松砂岩端部脱砂工艺设计优化方法，其特征在于，所述长距离多流道温度场模型的构建包括：长距离多流道前置压裂液和砾石砂浆温度计算模型为：式中，Q
c
为热源项，为单位时间单位长度外界对控制体所做的功；ρ
l
,q,C
l
分别为流体密度、流量和比热容；r
ci
为管柱内径；T
w
,T
c
分别为管柱内壁和液体温度；h
ci
为管柱和周围环境的对流换热系数，t为时间。4.根据权利要求1所述的深水高温高压疏松砂岩端部脱砂工艺设计优化方法，其特征在于，所述裂缝内温度计算模型的构建包括：对裂缝中流体的连续性方程和能量守恒方程沿缝高方向积分相加；对岩石能量方程采用拉普拉斯积分变换；对裂缝沿缝长进行划分，利用差分方法计算求解；裂缝中流体的连续性方程为：式中，λ(x,t)为单位裂缝长度上压裂液的漏失率；A(x,t)为t时刻裂缝中x处的裂缝截面面积；q(x,t)为裂缝中t时刻x处的截面流量；x为井筒上孔眼入口处为原点的裂缝中的位置；t为时间；裂缝中流体的能量守恒方程为：式中，w为裂缝宽度；T
f
为裂缝中流体温度；t为时间；u为平均缝宽时的液体流速；v
l
为液
体滤失速度；λ为换热系数；ρ
f
为液体密度；C
f
为液体比热；T
rw
为缝壁储层的温度；滤失带的能量方程为：岩石能量方程为：式中，(ρC)
ef
＝φρ
f
C
f
+(1
‑
φ)ρ
r
C
r
；k
ef
＝φk
f
+(1
‑
φ)k
r
；δ为滤失带厚度；φ定为储层孔隙度；C
r
为储层岩石比热；ρ
r
为储层岩石密度；T
r
为储层岩石温度；k
f
为液体热传导系数；k
r
为储层岩石热传导系数；y为垂直于裂缝壁面的距离。5.根据权利要求1所述的深水高温高压疏松砂岩端部脱砂工艺设计优化方法，其特征在于，所述裂缝中压力分布模型和压裂液漏失计算模型的构建包括：裂缝中压力分布模型为：式中，p
e
为储层压力；为水力扩散系数；p
fw
为裂缝入口处的压力；p为裂缝压力；x为裂缝入口处和原点的距离；t为时间；φ为储层孔隙度；是作为流量函数的视粘度，为有效流体粘度，n为幂律流体的流动特性指数，H为流体的稠度指数；k为储层渗透率；c
t
为总的压缩系数；假设裂缝在一个连续的节段内延伸，对于任意j段：式中，p
j
、p
f,j
分别为j段对应的储层压力和裂缝压力；p
f,0
＝p
e
；为中间变量；为考虑剪切影响和内外部滤饼造成的滤饼阻力，α'
c
为校正后的滤饼系数；V
L
为压裂液滤失体积；erf为误差函数；α为水...

【专利技术属性】
技术研发人员：李中，文敏，黄辉，幸雪松，邱浩，侯泽宁，潘豪，马楠，周生田，杨蕾，
申请(专利权)人：中海石油中国有限公司北京研究中心，
类型：发明
国别省市：