一种确定缝内暂堵转向所需封堵强度的方法与流程

本发明涉及石油工程领域，尤其涉及一种确定缝内暂堵转向所需封堵强度的方法。

背景技术：

在石油领域非常规储层改造中，缝内暂堵转向压裂工艺为其提供了新的活力，降低了改造成本，提高了改造效率。缝内暂堵转向压裂工艺具体是指在压裂过程中，添加可降解封堵材料(纤维与颗粒复合)，封堵人工裂缝的端部或缝内，后续压裂液的注入会显著提高缝内净压力，当缝内净压力达到天然裂缝的开启压力时，大量的天然裂缝就会被开启而产生支缝，提供层内的动用程度，进而提高改造效率。当施工结束后，封堵材料能够降解，返排至地面，从而不会引起储层的伤害，达到清洁改造的目的。

目前在现场实际施工过程中，还没有比较可靠、快速的方法来确定缝内暂堵转向所需的封堵强度。现场施工多依据经验，不清楚哪些井的哪些层段适合缝内暂堵转向，比如有些储层的天然裂缝比较容易开启而实现缝内转向，这些天然裂缝要充分利用；有些储层的天然裂缝很难被开启，此时，要避免使用缝内暂堵转向工艺。同时，针对优选暂堵剂配方及用量来达到目标封堵强度，缺乏有效的指导。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种能够指导现场快速、方便地确定缝内暂堵转向所需封堵强度的方法。

为实现上述目的，本发明的一种确定缝内暂堵转向所需封堵强度的方法的具体技术方案为：

一种确定缝内暂堵转向所需封堵强度的方法，其中，包括：收集目标储层的、与天然裂缝不同开启模式计算模型相关的数据；基于天然裂缝与水力裂缝相互作用的不同开启模式计算模型，获取目标储层中的各个天然裂缝以不同模式开启所需的多种净压力p1；对所获取的多种净压力p1进行优化，以得到最优净压力p1’；计算在不进行缝内暂堵时人工裂缝内能够达到的净压力p2；及确定缝内暂堵转向所需封堵强度为p1’与p2之差。

本发明的一种确定缝内暂堵转向所需封堵强度的方法的优点在于：提供了一种指导现场快速、方便地确定缝内暂堵转向所需的封堵强度的方法，从而更为可靠地选井、选井及优选暂堵剂配方和用量。

附图说明

图1为本发明的确定缝内暂堵转向所需封堵强度的方法流程图；

图2为本发明的裂缝在不同开启方式下的综合图版；

图3为本发明的软件编程的截面图。

具体实施方式

为了更好的了解本发明的目的、结构及功能，下面结合附图，对本发明的一种确定缝内暂堵转向所需封堵强度的方法做进一步详细的描述。

缝内暂堵转向所需封堵强度是指在施工过程中对裂缝的端部或缝内添加暂堵材料进行封堵，以提升净压力直至开启大量的天然裂缝。净压力值p1(添加暂堵材料开启大量天然裂缝的提升后净压力)与不添加暂堵材料缝内能够达到的净压力值p2之差即为缝内暂堵转向所需的封堵强度(p1-p2)，

如图1所示，本发明提供一种确定缝内暂堵转向所需封堵强度的方法，其包括：

第一步，收集目标储层的、与天然裂缝不同开启模式计算模型相关的数据；

第二步，基于天然裂缝与水力裂缝相互作用的不同开启模式计算模型，获取目标储层中的各个天然裂缝以不同模式开启所需的多种净压力p1；

第三步，对所获取的多种净压力p1进行优化，以得到最优净压力p1’；

第四步，计算在不进行缝内暂堵时人工裂缝内能够达到的净压力p2；及

第五步，确定缝内暂堵转向所需封堵强度为p1’与p2之差。

具体来说，在上述的第一步中，收集目标储层的、与天然裂缝不同开启模式计算模型相关的数据，包括以下数据：目标储层的最大水平主应力σ1、最小水平主应力σ3、岩石抗拉强度to、天然裂缝面粘聚力sw、天然裂缝面内摩擦系数μw、天然裂缝走向与最大水平主应力夹角θ、水力裂缝与天然裂缝相交处到裂缝尖端的压降δpnf。

进一步，在上述的第二步中，基于张性起裂及摩尔库伦准则，给出天然裂缝与水力裂缝四种相互作用模式，天然裂缝与水力裂缝相互作用的不同开启模式计算模型包括以下四种模式：

模式一，天然裂缝剪切开启的计算模型：

模式二，天然裂缝膨胀开启的计算模型：

模式三，水力裂缝被天然裂缝穿过而开启的计算模型：

模式四，天然裂缝被水力裂缝沿天然裂缝端部起裂而开启的计算模型：

其中，σ1为最大水平主应力，单位为mpa；σ3为最小水平主应力，单位为mpa；σ1-σ3为水平主应力差；pnet为净压力，单位为mpa；sw为天然裂缝面粘聚力，单位为mpa；μw是天然裂缝面内摩擦系数，小数；θ为天然裂缝走向与最大水平主应力夹角，单位为°；to为岩石本体的抗拉强度，单位为mpa；δpnf为水力裂缝与天然裂缝相交处到裂缝尖端的压降，单位为mpa。

基于上述天然裂缝不同开启模式计算模型，将储层内所有天然裂缝绘制到图版内，建立天然裂缝不同开启方式下综合图版。如图2所示，综合图版以天然裂缝走向与最大水平主应力的夹角为横坐标、水平主应力差为纵坐标绘制针对各种天然裂缝区域，在综合图版中形成八个区域代表如下的裂缝的不同开启模式：

区域①：天然裂缝能够剪切且膨胀开启(图2中以倾斜三角形标注的区域)；

区域②：天然裂缝能够剪切开启(图2中以右倾斜直线标注的区域)；

区域③：天然裂缝能够被水力裂缝沿天然裂缝端部起裂而开启(图2中以菱形标注的区域)；

区域④：天然裂缝能够膨胀开启(图2中以左倾斜直线标注的区域)；

区域⑤：天然裂缝在当前净压力下不能被开启(图2中以倒三角形标注的区域)；

区域⑥：天然裂缝能够被水力裂缝沿天然裂缝端部起裂而开启(图2中以长方形标注的区域)；

区域⑦：天然裂缝能够膨胀开启且被水力裂缝穿过而开启(图2中以圆圈标注的区域)；

区域⑧：天然裂缝能够被水力裂缝穿过而开启(图2中以空白标注的区域)。

根据地应力数据及天然裂缝强度参数，将天然裂缝绘制至天然裂缝不同开启方式下的综合图版中。通过上述区域，在对所获取的多种净压力进行优化时，通过综合图版向用户可视化。

此外，编制水力裂缝不同开启方式下综合图版快速生成程序，如图3所示，通过软件编程的方式绘制所述综合图版以及对所获取的多种净压力进行优化，从而能够更快速的生成综合图版。

进一步，在上述的第三步中，对所获取的多种净压力p1进行优化，以得到最优净压力p1’，最优净压力p1’为使所述天然裂缝中的多数天然裂缝以剪切开启和膨胀开启的方式开启的净压力。如图3所示，可以通过上述的综合图版生成程序，改变净压力p1，反复绘制天然裂缝不同开启方式下的综合图版区域①中，直至大量天然裂缝以剪切、膨胀方式开启，读取净压力p1’。

进一步，在上述的第四步中，计算在不进行缝内暂堵时人工裂缝内能够达到的净压力p2，在考虑了缝内流体流动压降以及裂缝尖端液体滞后效应后，p2为依靠提升施工排量及压裂液粘度所能达到的缝内净压力。其中，通过下式计算所述缝内净压力p2：

其中，p2为缝内净压力，单位为mpa；ptip为裂缝端部净压力；κ为常数，椭圆形缝其值为16/π；e’为岩石平面模量，e’＝e/(1-ν²)；e为岩石弹性模量，单位为mpa；ν为泊松比；xf为裂缝半长，单位为m；μ为注入液体的表观粘度，单位为mpa*s，q为注入排量，单位为m³/min；hf表示缝高，单位为m。

进一步，在上述第五步中，通过将得到的最优净压力p1’和净压力p2相减，p1-p2即可计算出缝内暂堵所需的封堵强度。

本发明的一种确定缝内暂堵转向所需封堵强度的方法，提供了一种指导现场快速、方便地确定缝内暂堵转向所需的封堵强度的方法，从而更为可靠地选井、选井及优选暂堵剂配方和用量。

以上借助具体实施例对本发明做了进一步描述，但是应该理解的是，这里具体的描述，不应理解为对本发明的实质和范围的限定，本领域内的普通技术人员在阅读本说明书后对上述实施例做出的各种修改，都属于本发明所保护的范围。