一种加砂酸压储层模拟系统的导流能力计算方法及系统与流程

本发明涉及可靠性试验与评估，尤其涉及一种加砂酸压储层模拟系统的导流能力计算方法及系统。

背景技术：

1、在全球已探明油气储量和待发现油气资源中，碳酸盐岩占据的比例明显较高，是油气勘探、开发的重要领域。酸化压裂是碳酸盐岩油气藏开发领域常见的增产改造方式。而对于深层碳酸盐岩储层，由于其储层温度和闭合压力高，若采用常规酸压工艺实施压裂会出现酸岩反应快、滤失严重的情形，导致酸蚀作用距离短、酸蚀裂缝导流能力低，增产改造效果往往不尽人意。

2、技术人员开发加砂酸化压裂工艺，将加砂压裂和酸化压裂技术有机结合，一方面通过支撑剂支撑裂缝，另一方面通过酸液与裂缝表面岩石反应，形成不均匀刻蚀，集酸压与加砂压裂的优点于一体，在储层中形成复杂网状酸蚀支撑裂缝，提高改造措施的有效率和有效期，例如专利文件“一种碳酸盐岩储层高导流能力酸压方法”(201510617937.8)中，先使用非反应性液体作为前置液造缝降温，再注入高浓度酸液体系刻蚀裂缝壁面，最后使用高黏度携砂液携带支撑剂充填酸蚀裂缝，从而形成高导流裂缝系统，降低油气运移阻力，提高改造效果；在发明专利“一种碳酸盐岩储层复合改造方法”(201710571875.0)中，先使用前置液造缝，再使用携砂液携带支撑剂支撑裂缝，最后再注入酸液刻蚀裂缝，从而形成近井地带酸液刻蚀和远井地带支撑剂支撑的复合高导流裂缝；在发明专利“一种碳酸盐岩加砂后效酸压的压裂方法”(202010067711.6)中，通过注入交联胍胶和陶粒形成铺设有支撑剂的主裂缝和分支缝，再注入酸液溶蚀、扩张主裂缝和分支缝，形成以加砂裂缝为主通道，酸蚀蚓孔为支流通道的裂缝系统；上述文件表明加砂酸压工艺在领域内得到了广泛的应用，其导流性能优秀与否将对大规模油气藏的开发工程产生影响，但是现有研究中对于施工后的导流能力并没有给出具体计算或者预测的方法。

3、现有技术中多是针对常规压裂工艺或者某种单一性压裂工艺开展的导流能力计算或预测，例如专利文件“一种用于通道压裂导流能力的预测方法(201510593843.1)”中，通过建立通道压裂的力学模型，测定模型所需的拟合系数和等效渗透率，从而预测通道压裂支撑剂的导流能力；在专利文件“一种酸压裂缝初始导流能力计算(201610051684.7)”中，通过扫描酸蚀岩板表面，计算获得横向曲折比和纵向曲折比，从而进一步计算获得酸蚀裂缝初始导流能力；分别给出了自支撑裂缝导流能力、酸蚀裂缝导流能力的通道压裂导流能力计算方法，但是都没有涉及到加砂酸压导流能力的计算，无法为碳酸盐岩复杂储层的加砂酸压工艺的高质量开展提供可靠的数据支持。

4、综上所述，加砂酸压相关的专利主要聚焦于施工工艺，而导流能力分析的相关专利也主要聚集在通道压裂、自支撑裂缝、以及酸蚀裂缝等的导流能力计算。但是，对于加砂酸压模拟系统导流能力的研究依然处于空白，亟需研发

5、公开于本发明背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明的一般背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成己为本领域技术人员所公知的现有技术。

技术实现思路

1、为解决上述问题，本发明提供了一种加砂酸压储层模拟系统的导流能力计算方法，定量分析加砂酸压工艺作用与储层后裂缝的导流能力；解决现有技术不能计算加砂酸压导流能力以及加砂酸压导流能力实验周期长的问题在一个实施例中。所述方法包括：

2、模拟参数设置步骤、结合加砂酸压工艺相关的历史作业数据全面分析具备加砂酸压需求的所有储层类型，分别针对各类储层的地质特征参数围绕酸液浓度、酸蚀时间、支撑剂类型，注入速度和加砂强度构建模拟参数组合集；

3、压裂效果分析步骤、利用预设的裂缝酸蚀计算模型分析不同储层类型酸蚀作用后的裂缝酸蚀数据，进而结合注入速率参数和支撑剂尺寸数据分析支撑剂的嵌入深度和变形数据；

4、压裂模型建立步骤、根据所述裂缝酸蚀数据以及支撑剂嵌入深度和变形数据分析加砂酸压铺砂浓度，并基于其结合压裂剂注入速度设置粗糙体的高度分布系数和数量分布系数，以使高度不同随机分布的粗糙体能体现酸蚀加砂压裂后的储层裂缝，形成呈现真实加砂酸压储裂缝状态的储层裂缝模型；

5、压裂渗透率分析步骤、基于粗糙体的高度分布系数和数量分布系数结合油藏的闭合压力分析压裂后储层裂缝模型的渗透率状态；

6、导流能力确定步骤、根据裂缝酸蚀数据、支撑剂嵌入深度和变形数据分析压裂后储层裂缝的宽度数据，结合得到的储层裂缝渗透率计算对应的导流能力数据，与匹配的压裂参数和模拟参数关联存储作为模拟预测结果记录。

7、作为本发明的进一步改进，一个实施例中，所述方法还包括：

8、实测验证步骤、选取设定规模的储层裂缝模型作为测试模型，按照相应的模拟参数执行加砂酸压实验后，应用与油藏性质一致的流体进行测试，获取实测导流能力数值，计算得到的导流能力计算值与实测值的误差，并分析计算结果的可靠性。

9、优选地，一个实施例中，在模拟系统构建步骤中，包括：

10、所述模拟参数组合集为：针对各种类型的储层岩石，围绕酸液浓度、酸蚀时间、支撑剂类型，注入速度和加砂强度，分别以每一参数为唯一参数，制定其它参数恒定、唯一参数变化的模拟参数组合构成的。

11、进一步地，各种类型储层岩石对应模拟参数组合的数量与加砂酸压储层裂缝模拟样本的数量一致，根据预设要求设置各模拟样本的初始渗透率和初始裂缝宽度。

12、具体地，一个实施例中，压裂效果分析步骤中，按照以下运算模型分析压裂时支撑剂的嵌入深度：

13、

14、式中，h表示支撑剂的嵌入深度，mm；d表示设置的裂缝初始宽度，mm；d1表示储层厚度，mm；d2表示支撑剂直径，mm；η1和η2分别表示支撑剂和岩石的黏性，mpa；t表示作业时间，天；pc表示设置的储层油藏的闭合压力，mpa；e1和e2分别表示岩石和支撑剂的杨氏模量，mpa；μ1和μ2分别表示岩石和支撑剂的泊松比，无量纲。

15、一个优选的实施例中，压裂效果分析步骤中，按照以下运算模型分析压裂时支撑剂的变形数据：

16、

17、式中，β表示支撑剂的变形，mm；d表示设置的裂缝初始宽度，mm；e2分别表示支撑剂的杨氏模量，mpa；μ2表示支撑剂的泊松比，无量纲；pc表示储层油藏的闭合压力，mpa；t表示作业时间，天。

18、进一步地，在压裂渗透率分析步骤中，按照下式所述的运算模型分析加砂酸压后裂缝的渗透率：

19、

20、

21、

22、

23、式中：kf表示裂缝渗透率，μm2；kf0表示裂缝初始渗透率，μm2；pc表示储层油藏闭合压力，mpa；p1表示粗糙体的有效模量，mpa；m表示粗糙体的高度分布系数，无量纲；a表示粗糙体的数量分布系数，无量纲；bm1表示酸蚀后岩石的体积模量，mpa；bm2表示支撑剂的体积模量，mpa；e1和e2分别表示岩石和支撑剂的杨氏模量，mpa；μ1和μ2分别表示岩石和支撑剂的泊松比，无量纲；λ1和λ2分别表示酸液对岩石杨氏模量和泊松比的影响程度，无量纲。

24、一个可选的实施例中，导流能力确定步骤中，按照以下运算模型分析加砂酸压后的裂缝宽度w：

25、w＝d-2(β+h)

26、式中，β表示支撑剂的变形，mm；d表示设置的裂缝初始宽度，mm；h表示支撑剂的嵌入深度，mm。

27、进一步地，一个实施例中，导流能力确定步骤中，按照下式基于压裂后储层裂缝的渗透率和宽度数据计算对应的导流能力：

28、frcd＝kf*w

29、式中，frcd为加砂酸压后储层裂缝的导流能力，d.cm；kf表示裂缝渗透率，μm2；w为加砂酸压后的裂缝宽度，mm。

30、基于上述任意一个或多个实施例中所述方法的应用方面，本发明还提供一种加砂酸压储层模拟系统的导流能力计算系统，该系统执行如上述任意一个或多个实施例中所述的方法。

31、与最接近的现有技术相比，本发明还具有如下有益效果：

32、本发明提供的一种加砂酸压储层模拟系统的导流能力计算方法及系统，该方法通过针对具备加砂酸压需求的储层类型，围绕加砂酸压作业参数构建模拟参数组合集；设置涵盖全面储层类型和加砂酸压施工参数的模拟参数组合集，作为导流能力数据的分析对象，能够保障为实际应用提供支持时的全面性和实用性，不会存在无迹可寻的现象；

33、进而本发明利用预设的裂缝酸蚀计算模型分析不同储层的裂缝酸蚀数据，并结合注入速率参数和支撑剂数据分析支撑剂的嵌入深度和变形数据；进而分析加砂酸压铺砂浓度，并结合注入速度设置粗糙体模拟分布系数，以形成呈现真实压裂状态的储层裂缝模型；保障了粗糙体模拟分布系数与真实压裂效果的一致性，提升渗透率计算结果的真实性，也是后续导流能力定量分析结果精确性的有力支持之一，解决了无法定量分析加砂酸压导流能力的问题，为现场酸压设计和产能预测提供支撑。有助于实际应用时选取效果最佳的压裂施工参数，得到导流能力最好的压裂裂缝，从而促进压裂作业的质量以及提升生产作业的产量。

34、本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。