[发明专利]二维多簇裂缝地质模型及其构建方法、暂堵转向材料加入时机的确定方法与应用

说明书

本发明提供了一种二维多簇裂缝地质模型及其构建方法、暂堵转向材料加入时机的确定方法与应用。该二维多簇裂缝地质模型的构建方法包括在地质模型插入粘聚单元，采用分离‑位移曲线描述裂缝的萌生和损伤，得到所述二维多簇裂缝地质模型。本发明还提供了一种暂堵转向材料加入时机的确定方法，包括在压裂总时间内选择不同时刻加入暂堵转向材料封堵，剩余的压裂时间内进行暂堵前压裂，施工后裂缝总长度最大且各裂缝长度最均匀的加入暂堵转向材料封堵的时刻即为暂堵转向材料加入的时机。本发明提供的暂堵转向材料加入时机的确定方法能够根据不同暂堵转向材料的加入时刻得到的暂堵后的压裂结果及压裂形态，确定暂堵转向材料加入的时机。

技术领域

本发明涉及油气井压裂施工技术领域，尤其涉及一种二维多簇裂缝地质模型及其构建方法、以及涉及油气井压裂施工过程中进行暂堵施工时暂堵转向材料加入时机的确定方法与应用。

背景技术

在多层储层，较厚储层或长水平井井段的油气井中，一次压裂酸压的笼统施工仅能对某一部分储层进行改造，因此需要分层或分段进行改造，以保证所有储层层段得到有效改造。目前主要的方法有机械分割，使用暂堵球对射孔孔眼进行暂堵。但是，机械封隔操作复杂、耗时，对于高温深井工具分层存在较多风险。暂堵球暂堵工艺仅适用于射孔完井的油气井。而对裂缝进行暂堵可以解决上述难题。虽然目前有很多对裂缝暂堵的材料，但是其加入时机的确定一直是一个难题。

CN101553552A和CN104727800A分别提供了一种暂堵转向材料与使用方法，但均未涉及加入时机的确定。

CN107090282A提供了一种混合型暂堵剂及其暂堵剂混合物，暂堵方法和应用。该方法仅针对其提供的凝胶混合体暂堵转向材料的加入时机进行了说明。目前油气井常用的暂堵转向材料为暂堵颗粒和纤维，其加入时机优化方法目前未见报道。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种二维多簇裂缝地质模型及其构建方法、暂堵转向材料加入时机的确定方法与应用。该暂堵转向材料加入时机的确定方法准确度较高，实用性强，能广泛应用于油气井的压裂酸化施工中。

为了达到上述目的，本发明提供了一种二维多簇裂缝地质模型的构建方法，其包括：

步骤一，获取目标区域的地质参数，构建地质模型；

步骤二，在所述地质模型的基质单元间插入粘聚单元，采用分离-位移曲线描述裂缝的萌生和损伤，得到所述二维多簇裂缝地质模型。

在本发明的具体实施方案中，步骤一中，所述地质模型一般是由ABAQUS构建的，该地质模型是由有限元网格组成的有限元模型形式。构建地质模型采用的地质参数一般包括最大主应力、最小主应力、孔隙压力、杨氏模量、泊松比、三轴抗压强度、暂堵前单簇射孔数、注入液粘度、岩石抗拉强度、岩石抗剪强度、渗透率、孔隙度、产层地层压力、注入暂堵球数。

在本发明的具体实施方案中，步骤二一般包括在所述地质模型的基质单元件插入粘聚单元(所述粘聚单元构成粘聚区模型)，确定粘聚单元的损伤形式(表征裂缝的萌生)、损伤演化规律和流体在粘聚单元的流动规律(表征裂缝的损伤演化)，得到所述二维多簇裂缝地质模型。

在本发明的具体实施方案中，步骤二中，一般是采用最大名义应力准则作为粘聚单元的裂缝初始判断准则，即当最大名义应力比达到1时，损伤开始，所述损伤形式的表达式为：

其中，t_n、t_s、t_t分别是粘聚单元法向的名义应力、第一切向的名义应力和第二切向的名义应力，单位为Pa；是粘聚单元法向的临界名义应力、第一切向的临界名义应力和第二切向的临界名义应力，单位为Pa；是MacAuley算子，表示为：