一种预测暂堵剂对裂缝封堵能力的方法、装置及存储介质制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种预测暂堵剂对裂缝封堵能力的方法、装置及存储介质，应用于石油天然气开采技术领域，包括：通过实验计算岩心的平面弹性模量，再获取试件的力载荷的最大值，通过力载荷的最大值计算出岩石断裂韧性，制造人工裂缝模型并放置在岩心夹持器，通过选取暂堵剂配制暂堵转向液，通过将暂堵转向液注入到人工裂缝中，从而计算暂堵裂缝的表观断裂韧性，最后基于上述计算出的岩石断裂韧性、岩心的平面弹性模量计算暂堵裂缝的破裂压力，本申请通过上述的方法，给出了标准的破裂压力计算方法，整个过程中仅通过少量试验结果加理论计算就可得出，相较于现有技术中纯粹通过试验装置得到破裂压力，简化了现有技术的实验流程，降低了时长以及成本。低了时长以及成本。低了时长以及成本。

【技术实现步骤摘要】
一种预测暂堵剂对裂缝封堵能力的方法、装置及存储介质


[0001]本专利技术涉及石油天然气工程开采
，具体涉及一种预测暂堵剂对裂缝封堵能力的方法、装置及存储介质。

技术介绍

[0002]暂堵转向压裂技术，作为一种最重要的增强人工缝网复杂性的水力压裂技术，主要指通过注入暂堵剂临时封堵裂缝以提升缝内净压力，逼迫裂缝转向，因此，暂堵剂对人工裂缝的封堵效果好坏影响着暂堵转向压裂施工的成败；目前主要通过室内实验方法来评价暂堵剂对人工裂缝封堵效果，主要通过记录实验过程中封堵压力随时间的变化曲线来进行定性评价，认为封堵压力变化幅度越大，暂堵剂的承压能力越强，暂堵剂对裂缝的封堵效果也就越好；但是室内实验过程比较复杂，且需要消耗大量的液体和实验次数，实验成本较为昂贵，耗时也较长，不利于快速低廉地评价暂堵剂对裂缝封堵能力的强弱。

技术实现思路

[0003]有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种预测暂堵剂对裂缝封堵能力的方法、装置及存储介质，以解决现有技术中，对于暂堵剂的封堵能力完全通过室内实验来完成，耗时较长，实验成本高，导致无法在暂堵剂使用前，快速便捷的评价各暂堵剂的封堵能力的问题。
[0004]根据本专利技术实施例的第一方面，提供一种预测暂堵剂对裂缝封堵能力的方法，其特征在于，所述方法包括：通过实验获取岩心的弹性模量E和泊松比ν，通过弹性模量E和泊松比ν获取岩心的平面弹性模量；在断裂韧性试件上预制一条一定长度的初始裂纹，获取断裂韧性试件的力载荷的最大值P
max
；通过所述初始裂纹的长度以及力载荷的最大值P
max
获取岩石断裂韧性K
IC
；制备缝宽为w、缝高为H的人工裂缝模型，将所述人工裂缝模型放置在岩心夹持器中；选取任意一种暂堵剂配制暂堵转向液，对所述岩心夹持器施加围压P
c
，按照一定速率将所述配置好的暂堵转向液注入岩心夹持器中的人工裂缝模型的宽度为w的裂缝中，对裂缝实施暂堵；获取在宽度为w的裂缝内形成的暂堵体的滤饼的厚度w
c
，通过岩石断裂韧性K
IC
、岩心的平面弹性模量、滤饼的厚度w
c
以及围压P
c
计算暂堵裂缝的表观断裂韧性；通过表观断裂韧性以及缝高H获取暂堵裂缝的破裂压力，通过暂堵裂缝的破裂压力预测选取的暂堵剂对裂缝的封堵能力。
[0005]优选地，
所述制备缝宽为w、缝高为H的人工裂缝模型包括：选取高度为H的圆柱体或方体的初始岩体，在所述初始岩体的顶部或底部制备一条人工初始裂纹，通过该人工初始裂纹将所述初始岩体分为两块断裂岩体，在任意一块断裂岩体的断裂平面的两侧分别设置一条厚度为w的垫条，将所述两块断裂岩体沿断裂平面进行贴合还原所述初始岩体，由于所述垫条的存在，所述初始岩体上存在缝宽w、缝高为H的裂缝，得到所述缝宽为w、缝高为H的人工裂缝模型。
[0006]优选地，所述岩心的平面弹性模量的计算公式为：式中，E表示岩心的弹性模量，ν表示泊松比。
[0007]优选地，所述在断裂韧性试件上预制一条一定长度的初始裂纹，获取断裂韧性试件的力载荷的最大值P
max
包括：制备标准形状的断裂韧性试件，在所述标准形状的断裂韧性试件的底部预制一条一定长度的初始裂纹，将所述标准形状的断裂韧性试件的底部放置在间隔一定距离的两支撑点上进行加载，直到所述标准形状的断裂韧性试件沿底部的初始裂纹断开，获得所述标准形状的断裂韧性试件的力载荷的最大值P
max
。
[0008]优选地，所述标准形状的断裂韧性试件包括半圆盘型SCB断裂韧性试件以及正方体或长方体断裂韧性试件；所述半圆盘型SCB断裂韧性试件的岩石断裂韧性K
IC
的计算公式如下所示：式中，K
IC
表示岩石断裂韧性；B表示所述半圆盘型SCB断裂韧性试件的厚度；P
max
表示半圆盘型SCB断裂韧性试件的力载荷的最大值；a表示所述半圆盘型SCB断裂韧性试件的底部预制初始裂纹长度；R表示所述半圆盘型SCB断裂韧性试件的半径；π表示圆周率；Y*为无量纲数；所述无量纲数Y*的计算公式如下所示：式中，，S表示两支撑点间的距离；所述正方体或长方体断裂韧性试件的岩石断裂韧性K
IC
的计算公式如下所示：式中，K
IC
表示岩石断裂韧性；D表示所述正方体或者长方体断裂韧性试件的高度；P
max
表示正方体或长方体断裂韧性试件的力载荷的最大值；Y*为无量纲数；所述无量纲数Y*的计算公式如下所示：
式中，a0表示所述正方体或长方体断裂韧性试件的底部预制初始裂纹长度，S表示两支撑点间的距离。
[0009]优选地，所述选取任意一种暂堵剂配制暂堵转向液包括：选取质量浓度0.3%瓜胶+0.15%交联调节剂+0.02%柠檬酸+0.3%交联剂+0.5%任意一种暂堵剂+98.73%水，均匀搅拌一定时间，形成暂堵转向液。
[0010]优选地，所述暂堵裂缝的表观断裂韧性的计算公式为：式中，是暂堵裂缝的表观断裂韧性，K
IC
表示岩石断裂韧性，表示岩心的平面弹性模量，P
c
表示施加的围压，w
c
表示滤饼的厚度。
[0011]优选地，所述暂堵裂缝的破裂压力的计算公式为：式中，H表示人工裂缝模型的缝高，表示暂堵裂缝的表观断裂韧性，σ
H
表示水平主应力大小，，其中，P
c
表示施加的围压，P
p
表示孔隙压力，地层的孔隙压力P
p
为定值，coeff表示拟合系数。
[0012]根据本专利技术实施例的第二方面，提供一种预测暂堵剂对裂缝封堵能力的装置，所述装置包括：平面弹性模量获取模块：用于通过实验获取岩心的弹性模量E和泊松比ν，通过弹性模量E和泊松比ν获取岩心的平面弹性模量；力载荷最大值获取模块：用于在断裂韧性试件上预制一条一定长度的初始裂纹，获取断裂韧性试件的力载荷的最大值P
max
；岩石断裂韧性获取模块：用于通过所述初始裂纹的长度、断裂韧性试件的几何参数以及力载荷的最大值P
max
获取岩石断裂韧性K
IC
；人工裂缝模型制备模块：用于制备缝宽为w、缝高为H的人工裂缝模型，将所述人工裂缝模型放置在岩心夹持器中；人工裂缝暂堵模块：用于选取任意一种暂堵剂配制暂堵转向液，对所述岩心夹持器施加围压P
c
，按照一定速率将所述配置好的暂堵转向液注入岩心夹持器中的人工裂缝模型的宽度为w的裂缝中，对裂缝实施暂堵；表观断裂韧性获取模块：用于获取在宽度为w的裂缝内形成的暂堵体的滤饼的厚
度w
c
，通过岩石断裂韧性K
IC
、岩心的平面弹性模量、滤饼的厚度w
c
以及围压P
c
计算暂堵裂缝的表观断裂韧性；判断模块：用于通过表观断裂韧性以及缝高H获取暂堵裂缝的破裂压力，通过暂堵裂本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种预测暂堵剂对裂缝封堵能力的方法，其特征在于，所述方法包括：通过实验获取岩心的弹性模量E和泊松比ν，通过弹性模量E和泊松比ν获取岩心的平面弹性模量；在断裂韧性试件上预制一条一定长度的初始裂纹，获取断裂韧性试件的力载荷的最大值P
max
；通过所述初始裂纹的长度以及力载荷的最大值P
max
获取岩石断裂韧性K
IC
；制备缝宽为w、缝高为H的人工裂缝模型，将所述人工裂缝模型放置在岩心夹持器中；选取任意一种暂堵剂配制暂堵转向液，对所述岩心夹持器施加围压Pc，按照一定速率将所述配置好的暂堵转向液注入岩心夹持器中的人工裂缝模型的宽度为w的裂缝中，对裂缝实施暂堵；获取在宽度为w的裂缝内形成的暂堵体的滤饼的厚度w
c
，通过岩石断裂韧性K
IC
、岩心的平面弹性模量、滤饼的厚度w
c
以及围压P
c
计算暂堵裂缝的表观断裂韧性；通过表观断裂韧性以及缝高H获取暂堵裂缝的破裂压力，通过暂堵裂缝的破裂压力预测选取的暂堵剂对裂缝的封堵能力。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述制备缝宽为w、缝高为H的人工裂缝模型包括：选取高度为H的圆柱体或方体的初始岩体，在所述初始岩体的顶部或底部制备一条人工初始裂纹，通过该人工初始裂纹将所述初始岩体分为两块断裂岩体，在任意一块断裂岩体的断裂平面的两侧分别设置一条厚度为w的垫条，将所述两块断裂岩体沿断裂平面进行贴合还原所述初始岩体，由于所述垫条的存在，所述初始岩体上存在缝宽w、缝高为H的裂缝，得到所述缝宽为w、缝高为H的人工裂缝模型。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述岩心的平面弹性模量的计算公式为：式中，E表示岩心的弹性模量，ν表示泊松比。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述在断裂韧性试件上预制一条一定长度的初始裂纹，获取断裂韧性试件的力载荷的最大值P
max
包括：制备标准形状的断裂韧性试件，在所述标准形状的断裂韧性试件的底部预制一条一定长度的初始裂纹，将所述标准形状的断裂韧性试件的底部放置在间隔一定距离的两支撑点上进行加载，直到所述标准形状的断裂韧性试件沿底部的初始裂纹断开，获得所述标准形状的断裂韧性试件的力载荷的最大值P
max
。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述标准形状的断裂韧性试件包括半圆盘型SCB断裂韧性试件以及正方体或长方体断裂韧性试件；所述半圆盘型SCB断裂韧性试件的岩石断裂韧性K
IC
的计算公式如下所示：
式中，K
IC
表示岩石断裂韧性；B表示所述半圆盘型SCB断裂韧性试件的厚度； P
max
表示半圆盘型SCB断裂韧性试件的力载荷的最大值；a表示所述半圆盘型SCB断裂韧性试件的底部预制初始裂纹长度；R表示所述半圆盘型SCB断裂韧性试件的半径；π表示圆周率；Y*为无量纲数；所述无量纲数Y*的计算公式如下所示：式中，，S表示两支撑点间的距离；所述正方体或长方体断裂韧性试件的岩石断裂韧性K
...

【专利技术属性】
技术研发人员：汪道兵，朱海燕，宇波，周福建，孙东亮，刘雄飞，唐煊赫，时贤，刘庆，索彧，李秀辉，石阳，郭天魁，
申请(专利权)人：北京石油化工学院，
类型：发明
国别省市：