CN111197476A - 一种考虑复杂滤失介质的酸压裂缝体刻蚀形态计算方法 - Google Patents

一种考虑复杂滤失介质的酸压裂缝体刻蚀形态计算方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种考虑复杂滤失介质的酸压裂缝体刻蚀形态计算方法,重点考虑了酸化压裂过程中天然裂缝及酸蚀蚓孔带来的动态滤失,采用数值方法计算以上的滤失过程,最终基于酸液浓度计算酸刻蚀形态。计算方程包括裂缝扩展网格内的天然裂缝内流体压力平均滤失速度、水力裂缝几何形态、基质内的压力分布、天然裂缝及水力裂缝内酸液浓度分布、酸液对水力裂缝、天然裂缝酸刻蚀宽度、酸蚀蚓孔长度等。本发明原理可靠,计算高效,有利于准确计算裂缝性储层酸化压裂的裂缝刻蚀形态,提高酸化压裂施工参数优化的准确性,对裂缝性碳酸盐岩储层酸压设计具有指导意义。

Description

一种考虑复杂滤失介质的酸压裂缝体刻蚀形态计算方法
技术领域
本发明涉及石油工程技术领域,具体涉及一种考虑复杂滤失介质的酸压裂缝体刻蚀形态计算方法。
背景技术
近年来,深层裂缝性碳酸盐岩储层在四川盆地、塔里木盆地多有发现,业已成为国内油气勘探开发的重点领域。此类储层天然裂缝发育,基质储渗能力相对较差,酸化压裂是改造此类储层的主要手段之一。
酸化压裂(简称酸压)是指在高于储层破裂压力条件下,将酸液挤入储层,在储层中形成水力裂缝。同时酸液与裂缝壁面岩石发生化学反应,非均匀刻蚀裂缝壁岩石,形成沟槽状或凹凸不平的刻蚀形态,使得施工结束后水力裂缝不完全闭合最终形成具有一定几何尺寸和导流能力的酸蚀裂缝,实现油气井增产。酸压过程中,酸液沿天然裂缝大量滤失,同时酸液对天然裂缝壁面的高渗透区域进行差异性溶蚀,形成酸蚀蚓孔,极大的增加了酸化压裂过程中的酸液动态滤失,制约着酸化压裂对储层的改造效果。同时,酸液在滤失进入天然裂缝的过程中也会对天然裂缝的壁面进行刻蚀,进而形成具有一定流动能力的通道,增加生产过程中由水力裂缝及天然裂缝构成的“酸压裂缝体”的整体流动能力。因此,对天然裂缝、酸蚀蚓孔滤失的精细描述及对“酸压裂缝体”刻蚀形态的精细描述对酸压优化设计至关重要。
目前常用的酸刻蚀形态计算方法一般通过直接给定水力裂缝形态,进而在此基础上对水力裂缝内的酸液流动-传质-反应进行模拟(薛衡,黄祖熹,赵立强,等.考虑岩矿非均质性的前置液酸压模拟研究[J].天然气工业,2018,38(2):59-66.),而对于水力裂缝内酸液滤失的描述一般采用修正后的卡特滤失系数。目前对于酸压过程中蚓孔滤失的描述多基于双尺度蚓孔扩展模型(党录瑞,周长林,黄媚,等.考虑多重滤失效应的前置液酸压有效缝长模拟[J].天然气工业,2018,38(7):65-71.),该模型计算量极大,可计算尺度小,无法较好的应用于油田现场。对于天然裂缝的滤失则多采用解析解进行计算(UGURSALA.,ZHUD.,&HILLA.,D.(2019,February 1).Development ofAcid Fracturing Model forNaturally Fractured Reservoirs.Society of Petroleum Engineers.doi:10.2118/189834-PA.),该方法过于简化天然裂缝的计算,无法准确预测天然裂缝带来的动态滤失。
发明内容
针对上述问题,本发明提供一种考虑复杂滤失介质的酸压裂缝体刻蚀形态计算方法,重点考虑酸化压裂过程中天然裂缝及酸蚀蚓孔带来的动态滤失,并采用数值方法计算考虑的滤失过程,最终基于酸液浓度计算酸刻蚀形态;
本发明采用下述的技术方案:
一种考虑复杂滤失介质的酸压裂缝体刻蚀形态计算方法,包括以下步骤:
S1、基于假设的基质压力在时间步内预估酸液向天然裂缝、基质的总滤失量,计算裂缝扩展网格内的平均滤失速度;
S2、根据步骤S1中的平均滤失速度,通过水力裂缝扩展模型计算水力裂缝内流体压力,进一步计算水力裂缝几何形态;
S3、根据步骤S2中获得的水力裂缝几何形态以及水力裂缝内流体压力,计算基质内的压力分布;
S4、将步骤S3中计算所得的基质内压力分布与步骤S1中假设的基质内压力分布进行对比,如不符合误差预期,则将步骤S3中计算所得的基质内压力分布作为假设压力,带入步骤S1中,重复步骤步骤S1-S4,直至压力差值小于误差阈值;
S5、利用步骤S1-S4获得的水力裂缝几何形态和水力裂缝、天然裂缝内的流体压力,计算天然裂缝及水力裂缝内的流体流动速度;
S6、根据步骤S5中的流体流动速度,计算天然裂缝及水力裂缝内的酸液浓度分布;
S7、根据步骤S6中的酸液浓度分布,计算酸液对水力裂缝、天然裂缝的酸刻蚀宽度,并更新天然裂缝和水力裂缝的几何形态;
S8、根据计算获得的酸液浓度分布及平均滤失速度,计算酸蚀蚓孔扩展速率,进一步计算酸蚀蚓孔长度;基于计算的酸蚀蚓孔长度,更新基质岩体渗透率分布;
S9、将计算获得的天然裂缝、水力裂缝几何参数、水力裂缝、天然裂缝内流体压力、基质渗透率参数作为初始参数带入步骤S1,重复步骤S1-S8,直至计算时间步结束。
优选的,步骤S1中,酸液向天然裂缝、基质的总滤失量和裂缝扩展网格内的平均滤失速度方程分别为:
1)、向天然裂缝的滤失量:
Figure BDA0002359903570000031
Figure BDA0002359903570000032
所述天然裂缝内流体压力pnf为:
Figure BDA0002359903570000033
2)、向基质的滤失量:
Figure BDA0002359903570000041
Figure BDA0002359903570000042
3)、平均滤失速度
Figure BDA0002359903570000043
式中,qinf,i为时间步内单元格内滤失进入第i条天然裂缝的酸液量,m3;t为计算时间步,s;hpay为储层厚度,m;Lnf为天然裂缝长度,m;ulnf为水力裂缝向天然裂缝内的流体滤失速度,m/s;x为油藏长度方向坐标,m;y为油藏宽度方向位置坐标,m;z为油藏高度方向位置坐标,m;tp为水力裂缝扩展时间步,s;wnf为水力裂缝宽度,m;vlm为时间步内单元格向基质的酸液滤失速度,m3;kmx、kmy分别为x、y方向油藏渗透率分布,m2;μ为流体粘度,Pa·s;phf为水力裂缝内流体压力,Pa;pm为基质内流体压力,Pa;qlm为时间步内单元格内滤失基质的酸液量,m3;hhf为水力裂缝缝高,m;uL为时间步内单元格内酸液的平均滤失速度,m/s;Am为单元格水力裂缝壁面面积,m2
优选的,步骤S2中,所述水力裂缝内流体压力及几何形态由以下方程迭代计算获得:
Figure BDA0002359903570000044
Figure BDA0002359903570000045
式中,Ahf为水力裂缝截面积,m2;hhf为水力裂缝高度,m;phf水力裂缝内的流体压力,Pa;whf为水力裂缝宽度,m;hi第i层内的水力裂缝高度,m;G为储层岩石剪切模量,Pa;σi第i层内的地应力,Pa;μ流体粘度,Pa·s;tp为水力裂缝扩展时间步,s。
优选的,步骤S3中,所述基质内的压力分布方程为:
Figure BDA0002359903570000051
kmx,kmz分别为基质在油藏x、y方向的渗透率,m2;φ为基质岩石孔隙度,无因次;Ct为储层岩石综合压缩系数,Pa-1;ρl为流体密度,kg/m3;pm为基质内流体压力,Pa;μ为流体粘度,Pa·s;ql为裂缝内流体滤失进入基质所造成的源项,kg·m-3·s-1
优选的,步骤S4中,所述误差的阈值范围为千分之一至万分之一。
优选的,步骤S5中,所述流体流动速度分布方程包括:
1)、水力裂缝内流动方程:
Figure BDA0002359903570000052
2)、天然裂缝内流动方程:
Figure BDA0002359903570000053
wnf为天然裂缝宽度,m;pnf为天然裂缝内流体压力,Pa;ux,uz分别为水力裂缝内长度和高度方向上酸液流动速度,m/s;vy,vz分别为天然裂缝长度和高度方向上酸液流动速度,m/s。
优选的,步骤S6中,所述天然裂缝及水力裂缝内酸液浓度分布方程包括:
1)、水力裂缝内浓度计算方程:
Figure BDA0002359903570000054
2)、天然裂缝内浓度计算方程:
Figure BDA0002359903570000055
式中,Cnf,Chf为天然裂缝及水力裂缝内缝宽方向上的平均酸液浓度,mol/m3;kg为酸液传质系数,m/s;kc为酸岩反应速率常数,m2/s;ux,uz分别为水力裂缝内长度和高度方向上酸液流动速度,m/s;vy,vz分别为天然裂缝长度和高度方向上酸液流动速度,m/s。
优选的,步骤S7中,所述对水力裂缝、天然裂缝的宽度更新计算方法为:
天然裂缝内酸刻蚀宽度:
Figure BDA0002359903570000061
水力裂缝内酸刻蚀宽度:
Figure BDA0002359903570000062
式中,Cnf,Chf分别为天然裂缝及水力裂缝内缝宽方向上的平均酸液浓度,mol/m3;β为酸液对岩石的溶蚀能力,kg/kg;ρr为储层岩石密度,kg/m3;M为酸液的摩尔质量,kg/mol;whf n+1,whf n分别为更新后和更新前的水力裂缝宽度;wnf n+1,wnf n分别为更新后和更新前的天然裂缝宽度;kg为酸液传质系数,m/s;kc为酸岩反应速率常数,m2/s;φ为基质岩石孔隙度,无因次;Δt为计算时间步长;vlm为时间步内单元格向基质虑失的平均速度,m/s。
优选的,步骤S8中,所述酸蚀蚓孔扩展速率方程为:
Figure BDA0002359903570000063
式中,vwh为蚓孔生长速率,m/s;vi,tip为蚓孔尖端处的酸液流速,m/s;PVbt,opt为最优蚓孔突破体积,无量纲;NAC为酸溶蚀能力数,无量纲;vi,opt为最优蚓孔尖端处的酸液流速,m/s;Y为油藏宽度,m;rwh为蚓孔区域长度,m。
本发明的有益效果是:
1、本发明重点考虑酸化压裂过程中天然裂缝及酸蚀蚓孔带来的动态滤失,并采用数值方法计算考虑的滤失过程,最终基于酸液浓度计算酸刻蚀形态;
2、本发明同时精细计算了酸液对水利压裂和天然裂缝的刻蚀,最终获取酸蚀裂缝体刻蚀形态,原理可靠,计算高效,有利于准确计算裂缝性储层酸化压裂的刻蚀形态,提高酸化压裂施工参数优化的准确性,对裂缝性碳酸盐岩储层酸压设计具有指导意义。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案,下面将对实施例的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅涉及本发明的一些实施例,而非对本发明的限制。
图1为本发明某计算时间步结束后裂缝扩展网格内平均滤失速度示意图;
图2为本发明某计算时间步结束后水力裂缝几何形态示意图;
图3为本发明某计算时间步结束后基质第一层网格内压力分布示意图;
图4为本发明某计算时间步结束后水力裂缝内流速分布示意图;
图5为本发明某计算时间步结束后天然裂缝内流速分布示意图;
图6为本发明不同注酸时间步下水力裂缝内酸液浓度分布示意图;
图7为本发明某计算时间步结束后水力裂缝内酸蚀缝宽分布示意图;
图8为本发明某计算时间步结束后距离水力裂缝缝口不同位置处天然裂缝内溶蚀宽度分布示意图;
图9为本发明某计算时间步结束后水力裂缝壁面第一层基质渗透率分布示意图;
图10为本发明不同注液时间水力裂缝入口处酸蚀蚓孔长度变化示意图;
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本发明实施例的附图,对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然,所描述的实施例是本发明的一部分实施例,而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例,本领域普通技术人员在无需创造性劳动的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。
除非另外定义,本公开使用的技术术语或者科学术语应当为本公开所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本公开中使用的“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同,而不排除其他元件或者物件。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系,当被描述对象的绝对位置改变后,则该相对位置关系也可能相应地改变。
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
如图1至图10所示,一种考虑复杂滤失介质的酸压裂缝体刻蚀形态计算方法,包括以下步骤:
收集目标工区井酸压设计的基本参数,用于酸压裂缝刻蚀形态计算;
S1、基于假设的基质压力在预估时间步内预估酸液向天然裂缝、基质的总滤失量,计算裂缝扩展网格内的平均滤失速度:
1、向天然裂缝的滤失量:根据物质平衡,天然裂缝体积变化及从天然裂缝向基质的滤失量;
Figure BDA0002359903570000081
Figure BDA0002359903570000082
所述天然裂缝内流体压力pnf由下式进行计算:
Figure BDA0002359903570000083
2、向基质的滤失量:
Figure BDA0002359903570000091
Figure BDA0002359903570000095
3、平均滤失速度:
Figure BDA0002359903570000093
式中,qinf,i为时间步内单元格内滤失进入第i条天然裂缝的酸液量,m3;t为计算时间步,s;hpay为储层厚度,m;Lnf为天然裂缝长度,m;ulnf为水力裂缝向天然裂缝内的流体滤失速度,m/s;x为油藏长度方向坐标,m;y为油藏宽度(天然裂缝长度)方向位置坐标,m;z为油藏高度方向位置坐标,m;tp为水力裂缝扩展时间步,s;wnf为水力裂缝宽度,m;vlm为时间步内单元格向基质的酸液滤失速度,m3;kmx,kmy分别为基质在油藏x、y方向油藏渗透率分布,m2;μ为流体粘度,Pa·s;phf为水力裂缝内流体压力,Pa;pm为基质内流体压力,Pa;qlm为时间步内单元格内滤失基质的酸液量,m3;hhf为水力裂缝缝高,m;uL为时间步内单元格内酸液的平均滤失速度,m/s;Am为单元格水力裂缝壁面面积,m2
S2、基于步骤S1中的平均滤失速度,通过水力裂缝扩展模型(Simonson,E.R.,Abou-Sayed,A.S.and Clifton,R.J.:“Containment of Massive Hydraulic Fractures,”paper SPE 6089,SPE Journal(February 1978)18,No.1,27–32)计算水力裂缝内流体压力,进一步计算水力裂缝几何形态,水力裂缝内流体压力及几何形态由式(5)—(6)迭代计算获得:
Figure BDA0002359903570000094
Figure BDA0002359903570000101
Figure BDA0002359903570000102
式中,Ahf为水力裂缝截面积,m2;hhf为水力裂缝高度,m;phf水力裂缝内的流体压力,Pa;whf为水力裂缝宽度,m;hi第i层内的水力裂缝高度,m;G为储层岩石剪切模量,Pa;σi第i层内的地应力,Pa;μ流体粘度,Pa·s;tp为水力裂缝扩展时间步,s。
S3、根据步骤S2中获得的水力裂缝几何形态以及水力裂缝内流体压力,通过公式(9)计算基质内的压力分布;
Figure BDA0002359903570000103
kmx,kmz分别为基质在油藏x、y方向的渗透率,m2;pm为基质内流体压力,Pa;φ为基质岩石孔隙度,无因次;Ct为储层综合压缩系数,Pa-1;pm为基质内流体压力,Pa;μ为流体粘度,Pa·s;ρl为流体密度,kg/m3;ql为裂缝内流体滤失进入基质所造成的源项,kg·m-3·s-1
S4、将步骤S3中计算所得的基质内压力分布与步骤S1中假设的基质内压力分布进行对比,如不符合误差预期,则将步骤S3中计算所得的基质内压力分布作为假设压力,带入步骤S1中,重复步骤步骤S1-S4,直至压力差值小于误差阈值;
S5、利用步骤S1-S4获得的水力裂缝几何形态和水力裂缝、天然裂缝内的流体压力,通过公式(10)-公式(11)计算天然裂缝及水力裂缝内的流体流动速度;
Figure BDA0002359903570000104
对于两平行板间的流动,流体流速可用立方定律进行估算,则有:
Figure BDA0002359903570000111
wnf为天然裂缝宽度,m;pnf为天然裂缝内流体压力,Pa;vy,vz分别为天然裂缝长度和高度方向上酸液流动速度,m/s;
S6、根据步骤S5中的流体流动速度方程,计算天然裂缝及水力裂缝内酸液浓度分布;
所述天然裂缝及水力裂缝内的酸液浓度通过如下公式计算:
Figure BDA0002359903570000112
基于酸液传质系数kg可知,公式(12)中的反应项可以写为:
Figure BDA0002359903570000113
公式(12)中的右边部分为:
kg(C-Cw)=kcCw (14)
则壁面酸液浓度可以表达为:
Figure BDA0002359903570000114
将公式(13)、公式(15)带入式(12)即可以获得计算裂缝内酸液浓度分布的最终表达式:
1)、水力裂缝内浓度计算方程:
Figure BDA0002359903570000115
2)、天然裂缝内浓度计算方程:
Figure BDA0002359903570000116
式中,Cnf,Chf分别为天然裂缝及水力裂缝内缝宽方向上的平均酸液浓度,mol/m3;kg为酸液传质系数,m/s;kc为酸岩反应速率常数,m2/s;ux,uz分别为水力裂缝内长度和高度方向上酸液流动速度,m/s;vy,vz为天然裂缝长度和高度方向上酸液流动速度,m/s。
S7、根据步骤S6中的酸液浓度分布,计算酸液对水力裂缝、天然裂缝酸刻蚀宽度,并更新天然裂缝和水力裂缝的几何形态;
所述对水力裂缝、天然裂缝的宽度更新计算方法为:
天然裂缝内酸刻蚀宽度:
Figure BDA0002359903570000121
水力裂缝内酸刻蚀宽度:
Figure BDA0002359903570000122
式中,Cnf,Chf为天然裂缝及水力裂缝内缝宽方向上的平均酸液浓度,mol/m3;β为酸液对岩石的溶蚀能力,kg/kg;ρr为储层岩石密度,kg/m3;M为酸液的摩尔质量,kg/mol;whf n +1,whf n分别为更新后和更新前的水力裂缝宽度;wnf n+1,wnf n分别为更新后和更新前的天然裂缝宽度;kg为酸液传质系数,m/s;kc为酸岩反应速率常数,m2/s;φ为基质岩石孔隙度,无因次;Δt为计算时间步长;vlm为单元格向基质虑失的平均速度,m/s。
S8、根据计算获得的酸液浓度分布及平均滤失速度,计算酸蚀蚓孔扩展速率,进一步计算酸蚀蚓孔长度;基于计算的酸蚀蚓孔长度,更新基质岩体渗透率分布;所述酸蚀蚓孔扩展速率方程为:
Figure BDA0002359903570000123
式中,vwh为蚓孔生长速率,m/s;vi,tip为蚓孔尖端处的酸液流速,m/s;PVbt,opt为最优蚓孔突破体积,无量纲;NAC为酸溶蚀能力数,无量纲;vi,opt为最优蚓孔尖端处的酸液流速,m/s;Y为油藏宽度,m;rwh为蚓孔区域长度,m。
S9、将计算获得的天然裂缝、水力裂缝几何参数、水力裂缝内流体压力、天然裂缝内流体压力、基质渗透率参数作为初始参数带入步骤S1,重复步骤S1-S8,直至计算时间步结束。
实例计算
收集目标工区井酸压设计的基本参数,如表1所示,用于酸压裂缝体刻蚀形态计算;
表1目标工区井酸压设计基本参数
Figure BDA0002359903570000131
首先通过步骤S1-S4,计算时间步t结束时裂缝扩展网格内平均滤失速度及裂缝几何形态以及基质内压力分布;如图1至图3所示;
通过步骤S5计算酸压水力裂缝内天然裂缝内流体流速;如图4至图5所示;
通过步骤S6计算水力裂缝及天然裂缝中酸液浓度;如图6所示;
通过步骤S7中的结果,计算水力裂缝刻蚀形态、天然裂缝刻蚀形态;如图7至图8所示;
通过步骤S8计算酸蚀不同位置的酸蚀蚓孔长度,并根据公式(14)、(15)更新基质渗透率;如图9至图10所示;
重复步骤S1-S8,即可计算获得裂缝性碳酸盐岩储层酸压后水力裂缝、天然裂缝刻蚀形态及酸蚀蚓孔发育特征。
以上所述,仅是本发明的较佳实施例而已,并非对本发明作任何形式上的限制,虽然本发明已以较佳实施例揭露如上,然而并非用以限定本发明,任何熟悉本专业的技术人员,在不脱离本发明技术方案范围内,当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例,但凡是未脱离本发明技术方案的内容,依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化与修饰,均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (9)

1.一种考虑复杂滤失介质的酸压裂缝体刻蚀形态计算方法,其特征在于,包括以下步骤:
S1、基于假设的基质压力在时间步内预估酸液向天然裂缝、基质的总滤失量,计算裂缝扩展网格内的平均滤失速度;
S2、根据步骤S1中的平均滤失速度,通过水力裂缝扩展模型计算水力裂缝内流体压力,进一步计算水力裂缝几何形态;
S3、根据步骤S2中获得的水力裂缝几何形态以及水力裂缝内流体压力,计算基质内的压力分布;
S4、将步骤S3中计算所得的基质内压力分布与步骤S1中假设的基质内压力分布进行对比,如不符合误差预期,则将步骤S3中计算所得的基质内压力分布作为假设压力,带入步骤S1中,重复步骤步骤S1-S4,直至压力差值小于误差阈值;
S5、利用步骤S1-S4获得的水力裂缝几何形态和水力裂缝、天然裂缝内的流体压力,计算天然裂缝及水力裂缝内的流体流动速度;
S6、根据步骤S5中的流体流动速度,计算天然裂缝及水力裂缝内的酸液浓度分布;
S7、根据步骤S6中的酸液浓度分布,计算酸液对水力裂缝、天然裂缝的酸刻蚀宽度,并更新天然裂缝和水力裂缝的几何形态;
S8、根据计算获得的酸液浓度分布及平均滤失速度,计算酸蚀蚓孔扩展速率,进一步计算酸蚀蚓孔长度;基于计算的酸蚀蚓孔长度,更新基质岩体渗透率分布;
S9、将计算获得的天然裂缝、水力裂缝几何参数、水力裂缝、天然裂缝内流体压力、基质渗透率参数作为初始参数带入步骤S1,重复步骤S1-S8,直至计算时间步结束。
2.根据权利要求1所述的一种考虑复杂滤失介质的酸压裂缝体刻蚀形态计算方法,其特征在于,步骤S1中,酸液向天然裂缝、基质的总滤失量和裂缝扩展网格内的平均滤失速度方程分别为:
1)、向天然裂缝的滤失量:
Figure FDA0002359903560000021
Figure FDA0002359903560000022
所述天然裂缝内流体压力pnf为:
Figure FDA0002359903560000023
2)、向基质的滤失量:
Figure FDA0002359903560000024
Figure FDA0002359903560000025
3)、平均滤失速度
Figure FDA0002359903560000026
式中,qinf,i为时间步内单元格内滤失进入第i条天然裂缝的酸液量,m3;t为计算时间步,s;hpay为储层厚度,m;Lnf为天然裂缝长度,m;ulnf为水力裂缝向天然裂缝内的流体滤失速度,m/s;x为油藏长度方向坐标,m;y为油藏宽度方向位置坐标,m;z为油藏高度方向位置坐标,m;tp为水力裂缝扩展时间步,s;wnf为水力裂缝宽度,m;vlm为时间步内单元格向基质的酸液滤失速度,m3;kmx,kmy分别为基质在油藏x、y方向油藏渗透率分布,m2;μ为流体粘度,Pa·s;phf为水力裂缝内流体压力,Pa;pm为基质内流体压力,Pa;qlm为时间步内单元格内滤失基质的酸液量,m3;hhf为水力裂缝缝高,m;uL为时间步内单元格内酸液的平均滤失速度,m/s;Am为单元格水力裂缝壁面面积,m2
3.根据权利要求1所述的一种考虑复杂滤失介质的酸压裂缝体刻蚀形态计算方法,其特征在于,步骤S2中,所述水力裂缝内流体压力及几何形态由以下方程迭代计算获得:
Figure FDA0002359903560000031
Figure FDA0002359903560000032
式中,Ahf为水力裂缝截面积,m2;hhf为水力裂缝高度,m;phf水力裂缝内的流体压力,Pa;whf为水力裂缝宽度,m;hi第i层内的水力裂缝高度,m;G为储层岩石剪切模量,Pa;σi第i层内的地应力,Pa;μ流体粘度,Pa·s;uL为时间步内单元格内酸液的平均滤失速度,m/s;tp为水力裂缝扩展时间步,s。
4.根据权利要求1所述的一种考虑复杂滤失介质的酸压裂缝体刻蚀形态计算方法,其特征在于,步骤S3中,所述基质内的压力分布方程为:
Figure FDA0002359903560000033
kmx,kmz分别为基质在油藏x、z方向的渗透率,m2;φ为基质岩石孔隙度,无因次;Ct为储层岩石综合压缩系数,Pa-1;ρl为流体密度,kg/m3;pm为基质内流体压力,Pa;μ为流体粘度,Pa·s;ql为裂缝内流体滤失进入基质所造成的源项,kg·m-3·s-1
5.根据权利要求1所述的一种考虑复杂滤失介质的酸压裂缝体刻蚀形态计算方法,其特征在于,步骤S4中,所述误差的阈值范围为千分之一至万分之一。
6.根据权利要求1所述的一种考虑复杂滤失介质的酸压裂缝体刻蚀形态计算方法,其特征在于,步骤S5中,所述流体流动速度分布方程包括:
1)、水力裂缝内流动方程:
Figure FDA0002359903560000041
2)、天然裂缝内流动方程:
Figure FDA0002359903560000042
wnf为天然裂缝宽度,m;pnf为天然裂缝内流体压力,Pa;ux,uz分别为水力裂缝内长度和高度方向上酸液流动速度,m/s;vy,vz分别为天然裂缝长度和高度方向上酸液流动速度,m/s;μ为流体粘度,Pa·s;phf水力裂缝内的流体压力,Pa;whf为水力裂缝宽度,m。
7.根据权利要求1所述的一种考虑复杂滤失介质的酸压裂缝体刻蚀形态计算方法,其特征在于,步骤S6中,所述天然裂缝及水力裂缝内酸液浓度分布方程包括:
1)、水力裂缝内浓度计算方程:
Figure FDA0002359903560000043
2)、天然裂缝内浓度计算方程:
Figure FDA0002359903560000044
式中,Cnf,Chf分别为天然裂缝及水力裂缝内缝宽方向上的平均酸液浓度,mol/m3;kg为酸液传质系数,m/s;kc为酸岩反应速率常数,m2/s;ux,uz分别为水力裂缝内长度和高度方向上酸液流动速度,m/s;vy,vz分别为天然裂缝长度和高度方向上酸液流动速度,m/s;wnf为天然裂缝宽度,m;whf为水力裂缝宽度,m;vlm为时间步内单元格向基质的酸液滤失速度,m3
8.根据权利要求1所述的一种考虑复杂滤失介质的酸压裂缝体刻蚀形态计算方法,其特征在于,步骤S7中,所述对水力裂缝、天然裂缝的宽度更新计算方法为:
天然裂缝内酸刻蚀宽度:
Figure FDA0002359903560000051
水力裂缝内酸刻蚀宽度:
Figure FDA0002359903560000052
式中,Cnf,Chf分别为天然裂缝及水力裂缝内缝宽方向上的平均酸液浓度,mol/m3;β为酸液对岩石的溶蚀能力,kg/kg;ρr为储层岩石密度,kg/m3;M为酸液的摩尔质量,kg/mol;whf n +1,whf n分别为更新后和更新前的水力裂缝宽度;wnf n+1,wnf n分别为更新后和更新前的天然裂缝宽度;kg为酸液传质系数,m/s;kc为酸岩反应速率常数,m2/s;φ为基质岩石孔隙度,无因次;Δt为计算时间步长;vlm为单元格向基质虑失的平均速度,m/s。
9.根据权利要求1所述的一种考虑复杂滤失介质的酸压裂缝体刻蚀形态计算方法,其特征在于,步骤S8中,所述酸蚀蚓孔扩展速率方程为:
Figure FDA0002359903560000053
式中,vwh为蚓孔生长速率,m/s;vi,tip为蚓孔尖端处的酸液流速,m/s;PVbt,opt为最优蚓孔突破体积,无量纲;NAC为酸溶蚀能力数,无量纲;vi,opt为最优蚓孔尖端处的酸液流速,m/s;Y为油藏宽度,m;rwh为蚓孔区域长度,m。
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