【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及油气田开发数值模拟，特别涉及一种水力压裂泵注程序优化方法。
技术介绍
1、水力压裂是低渗透非常规油藏增产的主要技术。在压裂施工过程中，前置液被加压注入到地下深处，诱导产生了高渗透和导流能力的裂缝。在注入前置液后，支撑剂颗粒被混入粘性流体中泵注到地下，以防止裂缝闭合。压裂施工对储层的改造效果很大程度上取决于支撑剂的放置和支撑裂缝的几何形状。在高闭合应力下，未堵塞的裂缝通常对生产的贡献较小，因为它们的孔隙极低。因此，在石油工业相对早期，通常使用交联聚合物等高粘度流体作为携带支撑剂的流体介质，以此来提高支撑剂颗粒在裂缝内的运输能力。对于非常规储层，由于储层渗透率低，工程师经常使用低粘度压裂液（如滑溜水）并注入大量支撑剂，目的是形成具有高导流能力的长裂缝。然而，滑溜水也有缺点，低粘度的特性导致携砂能力较差。进而造成裂缝支撑长度和裂缝填充效果不理想。在这种情况下，通过优化支撑剂泵注程序，提高支撑剂在裂缝内的运移，对我国非常规油气田的高效开发具有重要意义。
2、目前，支撑剂泵注程序的优化是通过室内实验和数值模型来进行的。然而，这些优化方法具有很大的局限性。目前的实验和数值模型是基于裂缝是静态的（固定裂缝的长、宽和高）这一先决条件来展开的。这种先决条件认为裂缝和泥浆是完全独立的。然而在真实施工过程中，裂缝-裂缝内泥浆-支撑剂颗粒这三者间并不是相互独立的。在压裂工艺结束的滤失阶段，由于裂缝和储层基质内流体的滤失，裂缝内压力降低，因此在这一过程裂缝是逐渐闭合的。泥浆内的支撑剂颗粒会被不断闭合的裂缝所夹持。这意味着基于静态
技术实现思路
1、针对上述问题，本专利技术旨在提供一种水力压裂泵注程序优化方法，通过考虑裂缝滤失闭合与颗粒泥浆相互作用，使优化结果更接近实际工况。
2、本专利技术的技术方案如下：
3、一种水力压裂泵注程序优化方法，包括以下步骤：
4、s1：获取目标区块的储层、流体、支撑剂颗粒以及压裂施工模型的基础属性，并根据所述储层和所述流体的基础属性初始化数值模拟网格模型；
5、s2：获取目标区块各压裂施工阶段的压裂施工参数；
6、s3：建立裂缝-泥浆-支撑剂的完全流固耦合方程组，根据所述完全流固耦合方程组计算每一个时间步的裂缝扩展和裂缝内支撑剂运移情况，获得所述压裂施工参数对应的支撑裂缝形态；
7、s4：采用不同泵注程序，重复步骤s1-s3，获得不同泵注程序所形成的支撑裂缝形态；
8、s5：根据各泵注程序所形成的支撑裂缝形态，选择优化泵注程序。
9、作为优选，步骤s1中，所述储层的基础属性包括孔隙度、渗透率、岩石抗拉强度、杨氏模量、泊松比以及岩石硬度；
10、所述流体的基础属性包括流体密度、流体粘度、流体比热容以及流变模型；
11、所述支撑剂颗粒的基础属性包括支撑剂粒径、支撑剂密度以及支撑剂比热容；
12、所述压裂施工模型的基础属性包括井深、方位角、外径、内径、粗糙度、射孔簇数以及射孔位置。
13、作为优选，步骤s2中，所述压裂施工参数包括前置液泵注时间、支撑剂颗粒泵注时间以及停泵滤失时间。
14、作为优选，步骤s3中，所述裂缝-泥浆-支撑剂的完全流固耦合方程组为：
15、（1）
16、式中：为单位矩阵；为时间步长；为非尖端对非尖端的流体方程系数向量；为非尖端对非尖端的裂缝扩展方程系数向量；为非尖端对尖端的流体方程系数向量；为尖端对非尖端的流体方程系数向量；为尖端对尖端的流体方程系数向量；为非尖端处裂缝缝宽修正值；为下一时间步压力场；为上一时刻裂缝缝宽；为非尖端对尖端的裂缝扩展方程系数向量；为当前时刻预测的裂缝缝宽；为非尖端处岩石应力张量；为尖端处岩石应力张量；为压裂液排量m3/s；为尖端处裂缝缝宽修正值。
17、作为优选，步骤s3中，根据所述完全流固耦合方程组计算每一个时间步的裂缝扩展和裂缝内支撑剂运移情况时，采用半隐式裂缝扩展计算方法进行计算，所述半隐式裂缝扩展计算方法具体包括以下子步骤：
18、s21：根据初始缝宽，预测下一时间步缝宽；
19、s22：在预测缝宽的基础上，根据所述完全流固耦合方程组计算下一时间步的压力场和缝宽修正值；
20、s23：计算下一时间步缝宽，判断新缝宽与初始预测缝宽之差是否满足收敛条件；
21、若不满足收敛条件，则以作为预测缝宽，重复步骤s22-s23；
22、若满足收敛条件，则依据当前裂缝内压力和排量来计算裂缝内流量和支撑剂浓度分布；
23、s24：进入下一时间步计算，重复s21-s23直至计算结束。
24、作为优选，步骤s26中，裂缝内支撑剂的分布通过流体控制方程进行计算，所述流体控制方程为：
25、（2）
26、（3）
27、（4）
28、（5）
29、（6）
30、（7）
31、式中：为裂缝宽度；为时间；为梯度算子；为裂缝内流量；为点源的狄拉克函数；为支撑剂体积浓度分数；为支撑剂流量；为泵注砂比；为修正后的流体粘度；为流体流动随颗粒浓度变化函数；为支撑剂粒径；为缝内流体压力；为颗粒暂堵函数；为固体颗粒流动随颗粒浓度变化函数；为流体粘度；为密度差；为固体颗粒由于自身重力产生的沉降行为；为支撑剂密度；为裂缝内流体密度。
32、作为优选，步骤s5中，选择优化泵注程序时，选择各支撑裂缝形态中支撑裂缝形态最好的泵注程序作为所述优化泵注程序。
33、作为优选，步骤s5中，选择优化泵注程序时，选择主要支撑区域面积最大和/或主要支撑区域支撑剂质量占比最高的形态所对应的泵注程序作为所述优化泵注程序，所述主要支撑区域为支撑缝宽大于1mm所对应的支撑区域。
34、本专利技术的有益效果是：
35、本专利技术考虑了真实水力压裂工艺中，裂缝是动态的这一事实，通过构建的裂缝-泥浆-支撑剂的完全流固耦合方程组，能够预测不同泵注程序最终形成的支撑裂缝形态，从而优化泵注程序，为水力压裂提供技术支持。
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1.一种水力压裂泵注程序优化方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的水力压裂泵注程序优化方法，其特征在于，步骤S1中，所述储层的基础属性包括孔隙度、渗透率、岩石抗拉强度、杨氏模量、泊松比以及岩石硬度；
3.根据权利要求1所述的水力压裂泵注程序优化方法，其特征在于，步骤S2中，所述压裂施工参数包括前置液泵注时间、支撑剂颗粒泵注时间以及停泵滤失时间。
4.根据权利要求1所述的水力压裂泵注程序优化方法，其特征在于，步骤S3中，所述裂缝-泥浆-支撑剂的完全流固耦合方程组为：
5.根据权利要求4所述的水力压裂泵注程序优化方法，其特征在于，步骤S3中，根据所述完全流固耦合方程组计算每一个时间步的裂缝扩展和裂缝内支撑剂运移情况时，采用半隐式裂缝扩展计算方法进行计算，所述半隐式裂缝扩展计算方法具体包括以下子步骤：
6.根据权利要求5所述的水力压裂泵注程序优化方法，其特征在于，步骤S26中，裂缝内支撑剂的分布通过流体控制方程进行计算，所述流体控制方程为：
7.根据权利要求1-6中任意一项所述的水力压裂泵注程序
8.根据权利要求7所述的水力压裂泵注程序优化方法，其特征在于，步骤S5中，选择优化泵注程序时，选择主要支撑区域面积最大和/或主要支撑区域支撑剂质量占比最高的形态所对应的泵注程序作为所述优化泵注程序，所述主要支撑区域为支撑缝宽大于1mm所对应的支撑区域。
...【技术特征摘要】
1.一种水力压裂泵注程序优化方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的水力压裂泵注程序优化方法，其特征在于，步骤s1中，所述储层的基础属性包括孔隙度、渗透率、岩石抗拉强度、杨氏模量、泊松比以及岩石硬度；
3.根据权利要求1所述的水力压裂泵注程序优化方法，其特征在于，步骤s2中，所述压裂施工参数包括前置液泵注时间、支撑剂颗粒泵注时间以及停泵滤失时间。
4.根据权利要求1所述的水力压裂泵注程序优化方法，其特征在于，步骤s3中，所述裂缝-泥浆-支撑剂的完全流固耦合方程组为：
5.根据权利要求4所述的水力压裂泵注程序优化方法，其特征在于，步骤s3中，根据所述完全流固耦合方程组计算每一个时间步的裂缝扩展和裂缝内支撑剂运移情况时，采...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈曦宇，常泰，李勇明，黄义涛，江有适，彭瑀，
申请(专利权)人：西南石油大学，
类型：发明
国别省市：
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