CN109359410B - 支撑剂不完全充填裂缝残余缝宽评价方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种支撑剂不完全充填裂缝残余缝宽评价方法及装置，通过首先获取支撑剂刚度模型和压裂流体压力卸载前沿裂缝长度方向不同位置处的初始缝宽；再根据初始缝宽、支撑剂刚度模型、以及裂缝受力情况，建立支撑剂不完全充填裂缝残余缝宽模型；最后根据支撑剂不完全充填裂缝残余缝宽模型，获取支撑剂不完全充填裂缝沿裂缝长度方向不同位置处的残余缝宽。本方法可以较为准确的得到支撑剂不完全充填裂缝沿裂缝长度方向不同位置处的残余缝宽，对水力压裂加砂设计、裂缝导流能力分析和产能预测具有重要价值。
Description
技术领域
本发明涉及石油天然气勘探开发领域，尤其涉及一种支撑剂不完全充填裂缝残余缝宽评价方法及装置。
背景技术
水力压裂作为一种油气藏增产改造技术，在低渗透、致密油气藏的开发中具有重要作用。该技术通过在井底注入高压流体将地层破裂产生人工裂缝，并通过携砂液在人工裂缝内铺置石英砂或陶粒等支撑剂形成高导流能力裂缝，从而提高地层油气流动能力，达到增产目的。
支撑剂充填的裂缝导流能力是评价增产效果的关键参数，然而由于携砂液流速沿裂缝逐渐降低等原因，支撑剂很难达到裂缝，在裂缝内形成不完全充填。不完全充填支撑剂的裂缝宽度分布规律不同于完全充填支撑剂裂缝，其随着油气生产过程的变形特征也有所不同。现有技术中并没有能够准确的评价支撑剂不完全充填裂缝残余宽度的方法，无法指导水力压裂加砂设计、以及裂缝导流能力和产能预测。
发明内容
本发明提供一种支撑剂不完全充填裂缝残余缝宽评价方法及装置，以准确得到支撑剂不完全充填裂缝沿裂缝长度方向不同位置处的残余缝宽，对水力压裂加砂设计、裂缝导流能力分析和产能预测具有重要价值。
本发明的一个方面是提供一种支撑剂不完全充填裂缝残余缝宽评价方法，包括：
获取支撑剂刚度模型，所述支撑剂刚度模型为支撑剂充填层所受围压与所述支撑剂充填层缝宽变化之间的关系；
获取压裂流体压力卸载前沿裂缝长度方向不同位置处的初始缝宽；
根据所述初始缝宽、所述支撑剂刚度模型、以及裂缝受力情况，建立支撑剂不完全充填裂缝残余缝宽模型；
根据所述支撑剂不完全充填裂缝残余缝宽模型，获取支撑剂不完全充填裂缝沿裂缝长度方向不同位置处的残余缝宽。
进一步的，所述获取支撑剂刚度模型，具体包括：
接收用户输入的支撑剂刚度测试实验数据，所述支撑剂刚度测试实验数据为对填充于碎裂室内的支撑剂施加不同预设围压对应的支撑剂沿施力方向的厚度的变化量；
拟合所述支撑剂刚度测试实验数据，得到支撑剂充填层所受围压与所述支撑剂充填层缝宽变化之间的关系，从而获取所述支撑剂刚度模型。
进一步的，所述支撑剂刚度模型为：
σp＝k(Δw)Δw
其中，σp为支撑剂充填层所受围压，Δw为支撑剂充填层缝宽变化，k(Δw)为缝宽变化时支撑剂充填层的刚度。
进一步的，所述方法还包括：
采用位移不连续边界元法，建立裂缝宽度与裂缝应力边界的控制方程；
所述获取压裂流体压力卸载前沿裂缝长度方向不同位置处的初始缝宽，具体包括：
根据压裂流体压力卸载前裂缝内压裂流体的压力以及所述控制方程，获取沿裂缝长度方向不同位置处的初始缝宽。
进一步的，所述采用位移不连续边界元法，建立裂缝宽度与裂缝应力边界的控制方程，具体包括：
沿裂缝长度方向将裂缝半长划分为N个等长度单元，采用位移不连续边界元法，建立如下的裂缝宽度与裂缝应力边界的控制方程：
其中，xi为以裂缝中心为原点沿裂缝长度方向第i单元中心点的坐标，σn(xi)为xi坐标处裂缝面受到的法向应力，σh为地层远场最小水平主应力，Cij为第j单元位移不连续在第i单元的应力影响系数，wj为xj坐标处缝宽。
进一步的，所述根据压裂流体压力卸载前裂缝内压裂流体的压力以及所述控制方程，获取沿裂缝长度方向不同位置处的初始缝宽，具体包括：
获取压裂流体压力卸载前裂缝内压裂流体的压力；
根据所述压裂流体压力卸载前裂缝内压裂流体的压力和所述控制方程，获得如下初始缝宽方程：
其中，pf(xi)为压裂流体压力卸载前xi坐标处裂缝内压裂流体的压力，w0j为xj坐标处初始缝宽；
求解所述初始缝宽方程，获取沿裂缝长度方向不同位置处的初始缝宽。
进一步的，所述根据所述初始缝宽、所述支撑剂刚度模型、以及裂缝受力情况，建立支撑剂不完全充填裂缝残余缝宽模型，具体包括：
根据所述初始缝宽、所述支撑剂刚度模型、以及裂缝受力情况，结合所述控制方程，获取压裂流体压力卸载后有支撑剂充填部分、裂缝发生闭合部分、以及所述有支撑剂充填部分和所述裂缝发生闭合部分之间部分的控制方程，从而获得支撑剂不完全充填裂缝残余缝宽模型。
进一步的，所述支撑剂不完全充填裂缝残余缝宽模型为：
其中，pf’(xi)为xi坐标裂缝内油气的压力，Lp为裂缝中有支撑剂充填部分的半长、Lc为裂缝发生闭合位置坐标、Lf为压裂流体压力卸载前初始裂缝的半长。
进一步的，所述根据所述支撑剂不完全充填裂缝残余缝宽模型，获取支撑剂不完全充填裂缝沿裂缝长度方向不同位置处的残余缝宽，具体包括：
采用二分法搜索裂缝发生闭合的位置Lc，采用牛顿法求解所述支撑剂不完全充填裂缝残余缝宽模型，得到沿裂缝长度方向不同位置处的缝宽；
验证在所述裂缝发生闭合的位置Lc外侧的各位置处的缝宽是否为零；
若验证不为零，则重复进行二分法搜索Lc、牛顿法求解模型、以及验证过程，直至验证为零，从而将最终得到的沿裂缝长度方向不同位置处的缝宽作为所述支撑剂不完全充填裂缝沿裂缝长度方向不同位置处的残余缝宽。
本发明的另一个方面是提供一种支撑剂不完全充填裂缝残余缝宽评价装置，包括：存储器、处理器、以及计算机程序；
其中，所述计算机程序存储在所述存储器中，并被配置为由所述处理器执行以实现如上所述的方法。
本发明提供的支撑剂不完全充填裂缝残余缝宽评价方法及装置，通过首先获取支撑剂刚度模型和压裂流体压力卸载前沿裂缝长度方向不同位置处的初始缝宽；再根据初始缝宽、支撑剂刚度模型、以及裂缝受力情况，建立支撑剂不完全充填裂缝残余缝宽模型；最后根据支撑剂不完全充填裂缝残余缝宽模型，获取支撑剂不完全充填裂缝沿裂缝长度方向不同位置处的残余缝宽。本方法可以较为准确的得到支撑剂不完全充填裂缝沿裂缝长度方向不同位置处的残余缝宽，对水力压裂加砂设计、裂缝导流能力分析和产能预测具有重要价值。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的支撑剂不完全充填裂缝残余缝宽评价方法流程图；
图2为本发明另一实施例提供的支撑剂不完全充填裂缝残余缝宽评价方法流程图；
图3为本发明实施例提供的支撑剂加载装置的结构图；
图4为本发明实施例中压裂流体压力卸载前后裂缝宽度分布图；
图5为本发明实施例中支撑剂刚度测试实验数据拟合结果；
图6为本发明实施例中沿裂缝长度方向不同位置处的初始缝宽分布图；
图7为本发明实施例中不同的支撑剂填充程度下裂缝沿裂缝长度方向不同位置处的残余缝宽分布图；
图8为本发明实施例提供的支撑剂不完全充填裂缝残余缝宽评价装置的结构图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
图1为本发明实施例提供的支撑剂不完全充填裂缝残余缝宽评价方法流程图。如图1所示，本实施例提供了支撑剂不完全充填裂缝残余缝宽评价方法，该方法具体步骤如下：
S101、获取支撑剂刚度模型，所述支撑剂刚度模型为支撑剂充填层所受围压与所述支撑剂充填层缝宽变化之间的关系。
在本实施例中，支撑剂刚度模型用于表征支撑剂充填层所受围压与所述支撑剂充填层缝宽变化之间的关系，在支撑剂不完全充填裂缝残余缝宽评价中在压裂流体压力卸载时，裂缝受力情况发生变化，在岩石的围压的作用下支撑剂充填层缝宽会发生一定变化，因此通过支撑剂刚度模型可由支撑剂充填层缝宽变化获取支撑剂充填层所受围压。本实施例中支撑剂刚度模型可通过对支撑剂进行刚度测试实验获取，具体的，可对填充于碎裂室内的支撑剂施加不同预设围压测量对应的支撑剂沿施力方向的厚度的变化量，并对所得的实验数据进行拟合，从而得到支撑剂刚度模型。当然也可通过其他途径获取支撑剂刚度模型。
S102、获取压裂流体压力卸载前沿裂缝长度方向不同位置处的初始缝宽。
在本实施例中，压裂流体压力卸载前沿裂缝长度方向不同位置处的初始缝宽是获取支撑剂不完全充填裂缝残余缝宽模型的基础，也可以将残余缝宽与初始缝宽进行比较，可以更直观的展现出压裂流体压力卸载前后裂缝发生的变化，可以指导水力压裂。沿裂缝长度方向不同位置处的初始缝宽可以根据经验或者实验测量获取，也可首先采用位移不连续边界元法建立裂缝宽度与裂缝应力边界的控制方程，再根据压裂流体压力卸载前裂缝内压裂流体的压力以及所述控制方程获取。
S103、根据所述初始缝宽、所述支撑剂刚度模型、以及裂缝受力情况，建立支撑剂不完全充填裂缝残余缝宽模型。
在本实施例中，由于支撑剂是由压裂流体(携砂液)携带进入裂缝中，因此支撑剂无法完全填充裂缝，也即在裂缝中形成不完全填充，在压裂流体压力卸载后油气生产时裂缝受力情况发生变化，导致裂缝有支撑剂充填部分的裂缝宽度减小，而无支撑剂充填部分有一部分在岩石的围压的作用下发生闭合，也即裂缝宽度为零。本实施例中根据初始缝宽、支撑剂刚度模型、以及裂缝受力情况对裂缝的不同位置构建受力平衡方程，从而建立支撑剂不完全充填裂缝残余缝宽模型。
S104、根据所述支撑剂不完全充填裂缝残余缝宽模型，获取支撑剂不完全充填裂缝沿裂缝长度方向不同位置处的残余缝宽。
在本实施例中，通过求解支撑剂不完全充填裂缝残余缝宽模型，从而可以获得支撑剂不完全充填裂缝沿裂缝长度方向不同位置处的残余缝宽，同时也可以获得裂缝发生闭合的位置，也即残余缝宽为零的位置。
本实施例提供的支撑剂不完全充填裂缝残余缝宽评价方法，通过首先获取支撑剂刚度模型和压裂流体压力卸载前沿裂缝长度方向不同位置处的初始缝宽；再根据初始缝宽、支撑剂刚度模型、以及裂缝受力情况，建立支撑剂不完全充填裂缝残余缝宽模型；最后根据支撑剂不完全充填裂缝残余缝宽模型，获取支撑剂不完全充填裂缝沿裂缝长度方向不同位置处的残余缝宽。本实施例提供的支撑剂不完全充填裂缝残余缝宽评价方法可以较为准确的得到支撑剂不完全充填裂缝沿裂缝长度方向不同位置处的残余缝宽，对水力压裂加砂设计、裂缝导流能力分析和产能预测具有重要价值。
图2为本发明另一实施例提供的支撑剂不完全充填裂缝残余缝宽评价方法流程图。如图2所示，在上述实施例的基础上，本实施例中提供了支撑剂不完全充填裂缝残余缝宽评价方法，该方法具体步骤如下：
S201、接收用户输入的支撑剂刚度测试实验数据，所述支撑剂刚度测试实验数据为对填充于碎裂室内的支撑剂施加不同预设围压对应的支撑剂沿施力方向的厚度的变化量。
在本实施例中，首先确定所要评价裂缝的充填支撑剂类型(陶粒、石英砂等)，然后采用如图3所示的支撑剂加载装置进行不同围压的支撑剂宽度变化实验测试，也即在碎裂室内填充一定厚度的支撑剂，模拟支撑剂充填层，并施加不同的围压，每一围压下可稳定预定时长后，测量每一围压对应的支撑剂沿施力方向的厚度的变化量，作为支撑剂充填层缝宽变化，从而得到支撑剂刚度测试实验数据，并输入本实施例的支撑剂不完全充填裂缝残余缝宽评价装置中。
S202、拟合所述支撑剂刚度测试实验数据，得到支撑剂充填层所受围压与所述支撑剂充填层缝宽变化之间的关系，从而获取所述支撑剂刚度模型。
在本实施例中通过对输入的支撑剂刚度测试实验数据进行拟合，从而得到支撑剂充填层所受围压与所述支撑剂充填层缝宽变化之间的关系，也即得到支撑剂刚度模型。
具体的，经过拟合后得到的支撑剂刚度模型可以为：
σp＝k(Δw)Δw (1)
其中，σp为支撑剂充填层所受围压，MPa；Δw为支撑剂充填层缝宽变化，mm；k(Δw)为缝宽变化时支撑剂充填层的刚度，MPa/mm。
进一步的，所述方法还包括：
S203、采用位移不连续边界元法，建立裂缝宽度与裂缝应力边界的控制方程。
位移不连续边界元法对于裂纹边界及常规边界，均以不连续位移为基本解，将这种方法应用于域内裂纹、边裂纹以及弯曲裂纹的多裂体分析，方便求得多裂体裂纹的应力强度因子。本实施例中，首先以裂缝中心为原点将沿裂缝长度方向将裂缝半长划分为N个等长度单元，采用位移不连续边界元法，建立如下的裂缝宽度与裂缝应力边界的控制方程：
其中，xi为以裂缝中心为原点沿裂缝长度方向第i单元中心点的坐标，m；σn(xi)为xi坐标处裂缝面受到的法向应力，MPa；σh为地层远场最小水平主应力，MPa；Cij为第j单元位移不连续在第i单元的应力影响系数；wj为xj坐标处缝宽，mm。
进一步的，所述获取压裂流体压力卸载前沿裂缝长度方向不同位置处的初始缝宽，具体包括：
S204、根据压裂流体压力卸载前裂缝内压裂流体的压力以及所述控制方程，获取沿裂缝长度方向不同位置处的初始缝宽。
具体的，首先获取压裂流体压力卸载前裂缝内压裂流体的压力；然后根据所述压裂流体压力卸载前裂缝内压裂流体的压力和所述控制方程，获得如下初始缝宽方程：
其中，pf(xi)为压裂流体压力卸载前xi坐标处裂缝内压裂流体的压力，MPa；w0j为xj坐标处初始缝宽，mm。
求解所述初始缝宽方程(3)，从而获取沿裂缝长度方向不同位置处的初始缝宽。其中由于i∈[1，N]，j∈[1，N]，因此方程(3)相当于由N个等式构成的方程组，其中第i个等式为xi与w01～w0N的关系式，w01～w0N为未知量，通过求解方程(3)即可得到w01～w0N，也即沿裂缝长度方向不同位置处的初始缝宽。
进一步的，所述根据所述初始缝宽、所述支撑剂刚度模型、以及裂缝受力情况，建立支撑剂不完全充填裂缝残余缝宽模型，具体包括：
S205、根据所述初始缝宽、所述支撑剂刚度模型、以及裂缝受力情况，结合所述控制方程，获取压裂流体压力卸载后有支撑剂充填部分、裂缝发生闭合部分、以及所述有支撑剂充填部分和所述裂缝发生闭合部分之间部分的控制方程，从而获得支撑剂不完全充填裂缝残余缝宽模型。
具体的，所述支撑剂不完全充填裂缝残余缝宽模型为：
其中，pf’(xi)为xi坐标裂缝内油气的压力，Lp为裂缝中有支撑剂充填部分的半长、Lc为裂缝发生闭合位置坐标、Lf为压裂流体压力卸载前初始裂缝的半长。
也即，如图4所示，其中颗粒为支撑剂，虚线为压裂后压裂流体压力还未卸载时的宽度分布，实线为压裂流体压力卸载后裂缝残余宽度分布，对于|xi|＜Lp，也即裂缝中有支撑剂充填部分，在压裂流体压力卸载后油气生产时裂缝受力情况发生变化，导致裂缝有支撑剂充填部分的裂缝宽度减小，xi坐标处缝宽由w0i减小到wi，根据支撑剂刚度模型(1)，可知xi坐标处裂缝面受到的法向应力σn(xi)为k(w0i-wi)(w0i-wi)，带入控制方程(2)中，得到支撑剂不完全充填裂缝残余缝宽模型(4)中的第一个方程；对于Lp＜|xi|＜Lc，也即从裂缝有支撑剂充填部分的边界到裂缝发生闭合位置边界，其在油气生产时内部填充有油气，故法向应力σn(xi)为xi坐标裂缝内油气的压力pf’(xi)，带入控制方程(2)中，得到支撑剂不完全充填裂缝残余缝宽模型(4)中的第二个方程；对比Lc＜|xi|＜Lf，也即被岩石围压完全压合的部分，法向应力σn(xi)等于地层远场最小水平主应力σh，带入控制方程(2)中，得到支撑剂不完全充填裂缝残余缝宽模型(4)中的第三个方程，通过联立从而形成支撑剂不完全充填裂缝残余缝宽模型。需要说明的是，支撑剂不完全充填裂缝残余缝宽模型(4)也是共有N个等式构成的方程组。
进一步的，所述根据所述支撑剂不完全充填裂缝残余缝宽模型，获取支撑剂不完全充填裂缝沿裂缝长度方向不同位置处的残余缝宽，具体包括：
S206、采用二分法搜索裂缝发生闭合的位置Lc，采用牛顿法求解所述支撑剂不完全充填裂缝残余缝宽模型，得到沿裂缝长度方向不同位置处的缝宽；
S207、验证在所述裂缝发生闭合的位置Lc外侧的各位置处的缝宽是否为零；
S208、若验证不为零，则重复进行二分法搜索Lc、牛顿法求解模型、以及验证过程，直至验证为零，从而将最终得到的沿裂缝长度方向不同位置处的缝宽作为所述支撑剂不完全充填裂缝沿裂缝长度方向不同位置处的残余缝宽。
本实施例中通过S206-S208的迭代过程求解支撑剂不完全充填裂缝残余缝宽模型(4)，通过二分法算法简单，降低求解过程的复杂度，先搜索一个裂缝发生闭合的位置Lc，然后通过牛顿法求解非线性方程组(4)，实现快速收敛，从而实现支撑剂不完全充填裂缝残余缝宽模型的快速求解，并通过Lc＜|xi|＜Lf部分的缝宽为零的验证条件验证结果是否正确，如果不正确则从新搜索裂缝发生闭合的位置Lc，直至满足验证条件。此外在求解过程中还需要预先设定支撑剂的填充程度，也即Lp/Lf，不同的支撑剂填充程度所得的不同位置处的残余缝宽不同。
进一步的，在上述实施例的基础上，本实施例中对所述支撑剂不完全充填裂缝残余缝宽评价方法进行详细说明，其中支撑剂以油田常用的陶粒支撑剂(支撑剂目数为30/50)为例。
首先采用如图3所示的支撑剂加载装置进行不同围压的支撑剂宽度变化实验测试，在碎裂室内填充一定厚度的支撑剂，模拟支撑剂充填层，并施加不同的围压，围压从0以2MPa的步长递增，直到最大围压70MPa，每一围压下稳定5min，通过位移传感器计量位移变化，也即测量每一围压对应的支撑剂沿施力方向的厚度的变化量，作为支撑剂充填层缝宽变化，从而得到支撑剂刚度测试实验数据，并输入本实施例的支撑剂不完全充填裂缝残余缝宽评价装置中。
拟合所述支撑剂刚度测试实验数据，如图5所示，得到支撑剂充填层所受围压与所述支撑剂充填层缝宽变化之间的关系，从而获取所述支撑剂刚度模型如下：
其中，σp为支撑剂充填层所受围压，MPa；Δw为支撑剂充填层缝宽变化，mm。
首先以裂缝中心为原点将沿裂缝长度方向将裂缝半长划分为N个等长度单元，采用位移不连续边界元法，建立如下的裂缝宽度与裂缝应力边界的控制方程：
其中，xi为以裂缝中心为原点沿裂缝长度方向第i单元中心点的坐标，m；σn(xi)为xi坐标处裂缝面受到的法向应力，MPa；σh为地层远场最小水平主应力，MPa；G为岩石剪切强度，MPa；v为岩石泊松比，无因次；a为单元半长，m；wj为xj坐标处缝宽，mm。
然后获取压裂流体压力卸载前裂缝内压裂流体的压力；再根据所述压裂流体压力卸载前裂缝内压裂流体的压力和所述控制方程，获得如下初始缝宽方程：
其中，pf(xi)为压裂流体压力卸载前xi坐标处裂缝内压裂流体的压力，MPa；w0j为xj坐标处初始缝宽，mm。
本实施例中，压裂流体压力卸载前裂缝内压裂流体的压力pf(xi)取45MPa，地层远场最小水平主应力σh取40MPa，岩石剪切强度G取14.6GPa，泊松比取0.20，裂缝半长取150m。求解所述初始缝宽方程(7)从而获取沿裂缝长度方向不同位置处的初始缝宽，如图6所示。
进一步的，根据不完全填充支撑剂的边界条件，结合位移不连续方法，建立支撑剂不完全充填裂缝残余缝宽模型：
其中，pf’(xi)为xi坐标裂缝内油气的压力，Lp为裂缝中有支撑剂充填部分的半长、Lc为裂缝发生闭合位置坐标、Lf为压裂流体压力卸载前初始裂缝的半长。
对支撑剂不完全充填裂缝残余缝宽模型(8)求解，采用二分法搜索裂缝发生闭合的位置Lc，采用牛顿法求解所述支撑剂不完全充填裂缝残余缝宽模型，得到沿裂缝长度方向不同位置处的缝宽；验证在所述裂缝发生闭合的位置Lc外侧的各位置处的缝宽是否为零；若验证不为零，则重复进行二分法搜索Lc、牛顿法求解模型、以及验证过程，直至验证为零，从而将最终得到的沿裂缝长度方向不同位置处的缝宽作为所述支撑剂不完全充填裂缝沿裂缝长度方向不同位置处的残余缝宽。此外在求解过程中还需要预先设定支撑剂的填充程度，也即Lp/Lf，不同的支撑剂填充程度所得的不同位置处的残余缝宽不同。所得的支撑剂不完全充填裂缝沿裂缝长度方向不同位置处的残余缝宽可以以初始缝宽为衡量标准，也即横坐标为x/Lf，纵坐标为w/w0，如图7所示，当然也可以横坐标为x纵坐标为w。
本实施例提供的支撑剂不完全充填裂缝残余缝宽评价方法，通过首先获取支撑剂刚度模型和压裂流体压力卸载前沿裂缝长度方向不同位置处的初始缝宽；再根据初始缝宽、支撑剂刚度模型、以及裂缝受力情况，建立支撑剂不完全充填裂缝残余缝宽模型；最后根据支撑剂不完全充填裂缝残余缝宽模型，获取支撑剂不完全充填裂缝沿裂缝长度方向不同位置处的残余缝宽。本实施例提供的支撑剂不完全充填裂缝残余缝宽评价方法可以较为准确的得到支撑剂不完全充填裂缝沿裂缝长度方向不同位置处的残余缝宽，对水力压裂加砂设计、裂缝导流能力分析和产能预测具有重要价值。
图8为本发明实施例提供的支撑剂不完全充填裂缝残余缝宽评价装置的结构图。本实施例提供的支撑剂不完全充填裂缝残余缝宽评价装置包括存储器31、处理器32、以及计算机程序；其中，所述计算机程序存储在所述存储器31中，并被配置为由所述处理器32执行以实现如上述支撑剂不完全充填裂缝残余缝宽评价方法实施例的流程，具体功能此处不再赘述。
此外，所述装置还包括接收器33和发送器34，其中接收器33用于接收用户输入的实验数据、设定的各种参数以及各种操作指令，发送器34用于输出评价结果。
本实施例提供的支撑剂不完全充填裂缝残余缝宽评价装置，通过首先获取支撑剂刚度模型和压裂流体压力卸载前沿裂缝长度方向不同位置处的初始缝宽；再根据初始缝宽、支撑剂刚度模型、以及裂缝受力情况，建立支撑剂不完全充填裂缝残余缝宽模型；最后根据支撑剂不完全充填裂缝残余缝宽模型，获取支撑剂不完全充填裂缝沿裂缝长度方向不同位置处的残余缝宽。本实施例提供的支撑剂不完全充填裂缝残余缝宽评价装置可以较为准确的得到支撑剂不完全充填裂缝沿裂缝长度方向不同位置处的残余缝宽，对水力压裂加砂设计、裂缝导流能力分析和产能预测具有重要价值。
在本发明所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，可以通过其它的方式实现。上述软件功能单元存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)或处理器(processor)执行本发明各个实施例所述方法的部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
本领域技术人员可以清楚地了解到，实际应用中可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能模块完成，即将装置的内部结构划分成不同的功能模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。上述描述的装置的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (5)
1.一种支撑剂不完全充填裂缝残余缝宽评价方法，其特征在于，包括：
获取支撑剂刚度模型，所述支撑剂刚度模型为支撑剂充填层所受围压与所述支撑剂充填层缝宽变化之间的关系；
获取压裂流体压力卸载前沿裂缝长度方向不同位置处的初始缝宽；
根据所述初始缝宽、所述支撑剂刚度模型、以及裂缝受力情况，建立支撑剂不完全充填裂缝残余缝宽模型；
根据所述支撑剂不完全充填裂缝残余缝宽模型，获取支撑剂不完全充填裂缝沿裂缝长度方向不同位置处的残余缝宽；
还包括：
采用位移不连续边界元法，建立裂缝宽度与裂缝应力边界的控制方程；
所述获取压裂流体压力卸载前沿裂缝长度方向不同位置处的初始缝宽，具体包括：
根据压裂流体压力卸载前裂缝内压裂流体的压力以及所述控制方程，获取沿裂缝长度方向不同位置处的初始缝宽；
所述采用位移不连续边界元法，建立裂缝宽度与裂缝应力边界的控制方程，具体包括：
沿裂缝长度方向将裂缝半长划分为N个等长度单元，采用位移不连续边界元法，建立如下的裂缝宽度与裂缝应力边界的控制方程：
其中，x i为以裂缝中心为原点沿裂缝长度方向第i单元中心点的坐标，σn(x i)为x i坐标处裂缝面受到的法向应力，σh为地层远场最小水平主应力，C ij为第j单元位移不连续在第i单元的应力影响系数，w j为x j坐标处缝宽；
所述根据压裂流体压力卸载前裂缝内压裂流体的压力以及所述控制方程，获取沿裂缝长度方向不同位置处的初始缝宽，具体包括：
获取压裂流体压力卸载前裂缝内压裂流体的压力；
根据所述压裂流体压力卸载前裂缝内压裂流体的压力和所述控制方程，获得如下初始缝宽方程：
其中，p f(x i)为压裂流体压力卸载前x i坐标处裂缝内压裂流体的压力，w 0j为x j坐标处初始缝宽；
求解所述初始缝宽方程，获取沿裂缝长度方向不同位置处的初始缝宽；
所述根据所述初始缝宽、所述支撑剂刚度模型、以及裂缝受力情况，建立支撑剂不完全充填裂缝残余缝宽模型，具体包括：
根据所述初始缝宽、所述支撑剂刚度模型、以及裂缝受力情况，结合所述控制方程，获取压裂流体压力卸载后有支撑剂充填部分、裂缝发生闭合部分、以及所述有支撑剂充填部分和所述裂缝发生闭合部分之间部分的控制方程，从而获得支撑剂不完全充填裂缝残余缝宽模型；
所述支撑剂不完全充填裂缝残余缝宽模型为：
其中，p f’(x i)为x i坐标裂缝内油气的压力，L p为裂缝中有支撑剂充填部分的半长、L c为裂缝发生闭合位置坐标、L f为压裂流体压力卸载前初始裂缝的半长。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取支撑剂刚度模型，具体包括：
接收用户输入的支撑剂刚度测试实验数据，所述支撑剂刚度测试实验数据为对填充于碎裂室内的支撑剂施加不同预设围压对应的支撑剂沿施力方向的厚度的变化量；
拟合所述支撑剂刚度测试实验数据，得到支撑剂充填层所受围压与所述支撑剂充填层缝宽变化之间的关系，从而获取所述支撑剂刚度模型。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述支撑剂刚度模型为：
σp＝k(△w)△w
其中，σp为支撑剂充填层所受围压，Δw为支撑剂充填层缝宽变化，k(Δw)为缝宽变化时支撑剂充填层的刚度。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据所述支撑剂不完全充填裂缝残余缝宽模型，获取支撑剂不完全充填裂缝沿裂缝长度方向不同位置处的残余缝宽，具体包括：
采用二分法搜索裂缝发生闭合的位置L c，采用牛顿法求解所述支撑剂不完全充填裂缝残余缝宽模型，得到沿裂缝长度方向不同位置处的缝宽；
验证在所述裂缝发生闭合的位置L c外侧的各位置处的缝宽是否为零；
若验证不为零，则重复进行二分法搜索L c、牛顿法求解模型、以及验证过程，直至验证为零，从而将最终得到的沿裂缝长度方向不同位置处的缝宽作为所述支撑剂不完全充填裂缝沿裂缝长度方向不同位置处的残余缝宽。
5.一种支撑剂不完全充填裂缝残余缝宽评价装置，其特征在于，包括：
存储器、处理器、以及计算机程序；
其中，所述计算机程序存储在所述存储器中，并被配置为由所述处理器执行以实现如权利要求1-4中任一项所述的方法。
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|---|---|---|---|---|
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Non-Patent Citations (4)
| Title |
|---|
| 李连崇 ; 黄波 ; 李志超 ; 张潦源 ; 李明 ; 左家强 ; .高速通道压裂裂缝导流能力数值模拟研究.广州化工.2017,(第04期),全文. * |
| 王业众 ; 康毅力 ; 游利军 ; 刘加杰 ; .裂缝性储层漏失机理及控制技术进展.钻井液与完井液.2007,(第04期),全文. * |
| 王微.低渗透油藏裂缝转向重复压裂技术研究.中国优秀硕士学位论文数据库.2018,(第2期),全文. * |
| 王雷 ; 邵俊杰 ; 韩晶玉 ; 侯腾飞 ; 程相征 ; 贺雨南 ; 伍飞 ; 莫司琪 ; .通道压裂裂缝导流能力影响因素研究.西安石油大学学报(自然科学版).2016,(第03期),全文. * |
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