一种确定脉冲纤维加砂压裂支撑剂团铺置形态的方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN109446706A(43)申请公布日2019.03.08(21)申请号201811334482.9(22)申请日2018.11.09(71)申请人西南石油大学地址610500四川省成都市新都区新都大道8号(72)发明人张涛穆柯帆郭建春杨若愚(74)专利代理机构成都金英专利代理事务所(普通合伙)51218代理人袁英(51)Int.Cl.G06F17/50(2006.01)E21B43/267(2006.01)权利要求书2页说明书7页附图1页(54)发明名称一种确定脉冲纤维加砂压裂支撑剂团铺置形态的方法(57)摘要本发明公开了一种确定脉冲纤维加砂压裂支撑剂团铺置形态的方法，包括：1)确定水力裂缝的几何结构参数；2)测量压裂液和纤维压裂液的流变参数，修正后得到压裂液+纤维+支撑剂混合液的流变参数；3)建立水力裂缝几何模型，输出iges格式的数据文件，进行流场计算域网格划分，输出msh格式的网格文件；4)分别将脉冲交替注入的压裂液和压裂液+纤维+支撑剂混合液作为两种连续流体相处理，建立两相在裂缝中流动的CFD模型；5)模拟压裂液和混合液脉冲注入水力裂缝的流动，获得支撑剂团的铺置形态。本发明能够量化描述裂缝中支撑剂团的铺置形态，为研究脉冲纤维加砂压裂的增产机理及优化施工参数提供技术支持和理论依据。CN109446706ACN109446706A权利要求书1/2页1.一种确定脉冲纤维加砂压裂支撑剂团铺置形态的方法，依次包括以下步骤：1)确定水力裂缝的几何结构参数，获得施工后水力裂缝的缝高H、缝宽W和缝长L；2)将脉冲注入的压裂液、压裂液+纤维+支撑剂混合液均单独作为幂律流体相处理，实验测量压裂液和纤维压裂液的流变参数，修正后得到压裂液+纤维+支撑剂混合液的流变参数；3)根据步骤1)中确定的水力裂缝的缝宽w、缝长L、缝高H，以及设计给定的射孔位置、孔口尺寸及间距，建立该水力裂缝的几何模型，输出iges格式的数据文件；将该iges格式数据文件导入网格划分软件中进行流场计算域网格划分，将水力裂缝几何模型的射孔位置定义为速度进口边界，裂缝末端定义为压力出口边界条件，输出msh格式的网格文件；4)分别将脉冲交替注入的压裂液和压裂液+纤维+支撑剂混合液作为独立的压裂液相和混合液相两种连续流体相处理，建立两相在裂缝中流动的CFD模型；5)模拟压裂液和混合液脉冲注入水力裂缝的流动，获得支撑剂团的铺置形态，即采用CFD软件将msh格式网格文件读入，结合物性参数依次进行设置；在每个脉冲时间段开始时间点分别在软件中输入混合液进口速度vin和体积分数βm，设定模拟时间步长dt进行流动方程迭代求解，得到任意时刻流场内的速度、压力及两相浓度分布值，通过展示流场中混合液相的分布云图，得到支撑剂团在裂缝中任何位置的分布形态。2.如权利要求1所述的一种确定脉冲纤维加砂压裂支撑剂团铺置形态的方法，其特征在于，所述步骤1)是指：根据施工井的地质特征、储层岩石力学参数、测井资料进行施工参数设计，给定射孔数n、射孔位置、孔口尺寸及间距，确定所需压裂液、支撑剂种类及浓度、纤维种类及浓度，并设计给出脉冲纤维加砂压裂泵注程序，采用压裂设计软件模拟获得施工后水力裂缝的缝高H、缝宽W和缝长L。3.如权利要求1所述的一种确定脉冲纤维加砂压裂支撑剂团铺置形态的方法，其特征在于，所述步骤2)包括：配置压裂液，在水浴中加热到所需温度，测试其在不同剪切速率下的剪切应力τ，将压裂液作为幂律型非牛顿流体，其流变方程如下：对实验数据进行拟合，获得压裂液稠度系数K1、流变指数n1和表观粘度在压裂液中加入纤维混合后得到纤维压裂液，采用同样方法获得纤维压裂液的稠度系数K2、流变指数n2和表观粘度将支撑剂与纤维压裂液混合得到压裂液+纤维+支撑剂混合液，该混合液稠度系数为K3、流变指数为n3，通过下式求得加入支撑剂前和加入支撑剂后表观粘度μl和μsl的比值f(αp)：式中αp为加入的支撑剂体积分数，无量纲；和分别为混合液和纤维压裂液表观粘度，Pa.s；令n3＝n2，则混合液稠度系数K3＝f(αp)K2。4.如权利要求1所述的一种确定脉冲纤维加砂压裂支撑剂团铺置形态的方法，其特征在于，所述步骤3)中，建立水力裂缝的几何模型，输出iges格式的数据文件，将该iges格式2CN109446706A权利要求书2/2页数据文件导入网格划分软件中进行流场计算域网格划分，划分时在裂缝壁面添加边界层网格，对其余空间以六面体网格进行划分，完成后对网格质量进行检测，不能存在网格负体积、网格最长和最短边之比不大于5、网格歪斜度不得大于0.4。5.如权利要求1所述的一种确定脉冲纤维加砂压裂支撑剂团铺置形态的方法，其特征在于，所述步骤4)建立两相在裂缝中流动的C