[发明专利]一种考虑支撑剂粒径分布的导流能力预测方法

说明书

本发明公开了一种考虑支撑剂粒径分布的导流能力预测方法，所述支撑剂由粒径为R₁的支撑剂一和粒径为R₂的支撑剂二组成，所述预测方法包括以下步骤：建立支撑剂嵌入模型，根据所述支撑剂嵌入模型计算剩余裂缝宽度；建立裂缝渗透率模型，根据所述裂缝渗透率模型计算渗透率；然后计算考虑支撑剂粒径分布的导流能力，所述导流能力等于剩余裂缝宽度乘以渗透率。本发明能够预测考虑支撑剂粒径分布的裂缝导流能力，为压裂施工设计提供了理论依据。

技术领域

本发明涉及油气开采技术领域，特别涉及一种考虑支撑剂粒径分布的导流能力预测方法。

背景技术

页岩气分布范围广、开发潜力巨大，近年来成为国内外非常规油气资源的主要开采对象。页岩储层与常规储层相比孔隙度小、渗透率低，开发难度很大，常规压裂技术很难达到预期增产效果，因此水平井体积压裂技术成为开采页岩气的重要手段。

体积压裂会在页岩层内形成互相交错的复杂缝网。岩层主裂缝内的支撑剂多为紧密多层铺置，次级裂缝内存在不同粒径支撑剂单层铺置的现象。次级裂缝连接了主裂缝通道，为油气运移提供了路径，而油气输送能力(导流能力)反映了压裂效果的好坏。

发明内容

针对上述问题，本发明旨在提供一种考虑支撑剂粒径分布的导流能力预测方法。

本发明的技术方案如下：

一种考虑支撑剂粒径分布的导流能力预测方法，所述支撑剂由粒径为R₁的支撑剂一和粒径为R₂的支撑剂二组成，所述预测方法包括以下步骤：

建立支撑剂嵌入模型，根据所述支撑剂嵌入模型计算剩余裂缝宽度；

建立裂缝渗透率模型，根据所述裂缝渗透率模型计算渗透率；

然后根据下式计算考虑支撑剂粒径分布的导流能力：

F_RCD＝K_f×W_f (1)

式中：F_RCD为导流能力，μm²·cm；K_f为渗透率，μm²；W_f为剩余裂缝宽度，cm。

作为优选，建立所述支撑剂嵌入模型和所述裂缝渗透率模型时，设有如下假设：

(1)在应力-应变分析中，假设支撑剂在闭合应力下会嵌入裂缝中，且支撑剂粒径由大到小嵌入，不考虑支撑剂破碎的情况；

(2)支撑剂球度理想且分选性好，在裂缝中铺置均匀，排列规则；

(3)忽略裂缝表面粗糙度及非常高的接触应力导致的裂缝壁面的二次破裂对裂缝宽度和导流能力的影响；

(4)支撑剂的嵌入和支撑剂及岩层变形是裂缝宽度变化和裂缝导流能力损失的主要机理。

作为优选，所述支撑剂嵌入模型为：

式中：W_f0为初始裂缝宽度，cm；ΔW_f为裂缝宽度的形变量，cm；P_s2为支撑剂二作用于岩石上的压力，MPa；R₂为支撑剂二颗粒的半径，cm；E₁为支撑剂颗粒的弹性模量，MPa；h₂为支撑剂二的嵌入深度，cm；所述支撑剂二的粒径小于所述支撑剂一的粒径。

作为优选，所述裂缝渗透率模型为：