西南石油大学谭晓华获国家专利权
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龙图腾网获悉西南石油大学申请的专利一种基于三相渗流的多段压裂水平井井底流压预测新方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN121457385B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-04-10发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202511639772.4,技术领域涉及:G06F30/28;该发明授权一种基于三相渗流的多段压裂水平井井底流压预测新方法是由谭晓华;汪博浛;庄代近;卿太雄;陈炳瑞;李梦设计研发完成,并于2025-11-11向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种基于三相渗流的多段压裂水平井井底流压预测新方法在说明书摘要公布了:本发明属于气田开发领域,特别涉及一种基于三相渗流的多段压裂水平井井底流压预测新方法。在本发明中,为了解决传统返排模型因简化多相渗流过程而无法准确描述气体释放和膨胀对返排动态影响的问题,通过将井筒油嘴节流效应与裂缝网络三相渗流方程结合,采用动态迭代算法同步求解井底流压变化和三相饱和度变化,并利用改进的梯形积分法确保质量守恒,实现了从压裂液返排到长期生产的全生命周期动态预测。该方法在气藏提采的实际应用中具有理论上的合理性和实际生产应用价值。
本发明授权一种基于三相渗流的多段压裂水平井井底流压预测新方法在权利要求书中公布了:1.一种基于三相渗流的多段压裂水平井井底流压预测新方法,其特征在于,该方法包括下列步骤: S100:根据现场生产数据确定岩石的杨氏模量,泊松比,裂缝柔度;渗透率,地层压力,基质渗流特征长度;裂缝缝高,裂缝半长,第条裂缝的滤失面积,水相黏度,油相黏度,气相黏度,油管半径,油嘴半径,油嘴阻力系数,油嘴压力,目前的井底流压,目前含水饱和度,目前含油饱和度,目前含气饱和度,残余油饱和度,确定裂缝段数,孔隙体积; S200:利用VsualStudio平台通过C#构建综合耦合数学计算模型: 式中为裂缝柔度系数,单位为m3Pa;为裂缝段数,无量纲;为井底流压,单位为MPa;为返排流量,单位为m3h;为滤失流量,单位为m3h;为时间,单位为h; S201:应用伯努利方程并引入连续性方程考虑截面积变化得到返排流量计算公式: 式中为油管半径,单位为m;为油嘴出口压力,单位为MPa;为井底流压,单位为MPa;为混合液密度,单位为kgm³;为油嘴阻力系数,无量纲;为油嘴半径,单位为m; S202:应用达西定律于单向流并扩展到多项流求和所有裂缝的滤失量得到计算滤失流量计算公式: 式中为第条裂缝的滤失面积,单位为m2;为绝对渗透率,无量纲;为有效黏度,单位为;为水相相对渗透率,无量纲;为油相相对渗透率,无量纲;为气相相对渗透率,无量纲;为水相黏度,单位为;为油相黏度,单位为;为气相黏度,单位为;为基质渗流特征长度,单位为m;为地层压力,单位为MPa;其中 =++; 为水相端点相对渗透率,无量纲,为油相端点相对渗透率,无量纲;为共存水条件下的油相端点相对渗透率,无量纲;为目前水相饱和度,无量纲;为目前气相饱和度,无量纲;为目前油相饱和度,无量纲;为束缚水饱和度,无量纲;为残余油饱和度,无量纲;为残余气饱和度,无量纲;为水相Correy指数,无量纲;为气相Correy指数,无量纲;为油相Correy指数; S300:基于物质平衡原理,根据当前时间步长的流量计算结果迭代更新三相饱和度: 式中为水相在时间内的采出体积,单位为m3;为水相在时间内的瞬时滤失量,单位为m3;为油相在时间内的采出体积,单位为m3;为油相在时间内的采出体积,单位为m3;为孔隙体积,单位为m3; S400:采用改进的梯形法则计算累积返排量,确保质量守恒: 式中为瞬时返排量,单位为m3h;为裂缝柔度系数,单位为m3Pa;为第k条裂缝的压力,单位MPa;为井底流压,单位为MPa;为第条裂缝的滤失面积,单位为m2;为绝对渗透率,无量纲;为总滤失面积,单位为m2;为有效黏度,单位为;为基质渗流特征长度,单位为m;为地层压力,单位为MPa;实现从压裂返排到长期生产的全生命周期动态预测; S500:采用显式欧拉法进行时间离散,通过动态压力变化驱动流量计算,实现物理过程的实时模拟,在每个时间步长内迭代计算: 式中为井底流压,单位为MPa;为裂缝柔度系数,单位为m3Pa;为裂缝段数,无量纲;为返排流量,单位为m3h,为滤失流量,单位为m3h; S600:验证收敛性及迭代控制,设置收敛容差=0.001,验证相邻迭代步间的变化量: 且; 式中为井底流压,单位为MPa;为饱和度,无量纲; 若未收敛,返回步骤S200继续迭代;若收敛,输出当前时间步结果并推进至下一时间步长; X气田岩石力学参数杨氏模量=27500Mpa,泊松比=0.2,裂缝柔度=0.00015m3Pa,储层参数绝对渗透率=0.0001mD,地层压力=5Mpa,基质渗流特征长度=50m,水相黏度=0.001,油相黏度=0.005,气相黏度=0.0001,相对渗透率参数水相Correy指数=2.5,气相Correy指数=2.2,油相Correy指数=2.0,水相端点相对渗透率=0.3,油相端点相对渗透率=0.8,模拟参数模拟时间8h,时间步长=0.05h,井筒与操作参数油管半径=0.0315m,油嘴半径=0.008m,油嘴阻力系数=0.5,油嘴出口压力=0.1Mpa,目前的井底流压=15.8Mpa,饱和度参数目前含水饱和度=0.6,目前含油饱和度=0.3,目前含气饱和度=0.1,残余油饱和度=0.15; S700:将迭代计算得到的压力变化、返排流量、累积返排量动态结果输出和可视化显示,为现场施工决策提供即时参考。
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