本发明涉及地层出砂预测，尤其涉及一种考虑支撑剂运移出砂影响的储气库配产方法。
背景技术：
1、储气库注采井因反复高强度注采，导致储层频繁应力变化，易引发出砂，威胁储气库稳定运行。针对地层出砂问题，张建国、曾流芳等人采取的技术方案为运用d-p、m-c强度准则，预测地层出砂，(张建国,程远方,崔红英.裸眼完井出砂预测模型的建立[j].石油钻探技术,1999(06).曾流芳,刘建军.裸眼井出砂预测模型的解析分析[j].石油钻采工艺,2002(06).)；董长银、王彬、王泉、weingartren、ziver等人采取的技术方案为考虑多个限制性条件，优选出地层出砂预测模型，通过进一步分析，得到地层出砂的动态变化过程，给出相关计算式(董长银,张启汉,饶鹏.气井系统出砂预测模型研究及应用[j].天然气工业,2005(09).davood zivar；saeed shad；jalal foroozesh；soroushsalmanpour.experimental study ofsandproduction andpermeability enhancementofunconsolidated rocks under different stress conditions[j].journalofpetroleum science and engineering,2019.王泉,陈超,哈斯亚提·萨依提,张艺,鲍颖俊,邬敏.基于压力监测的水平井临界出砂预警模型——以新疆h储气库为例[j].新疆石油地质,2022,43(02):214-220.王彬,陈超,李道清,崔国强,庞晶.新疆h型储气库注采气能力评价方法[j].特种油气藏,2015,22(05):78-81+154.)。以上技术方案的缺点为：均未考虑支撑剂对出砂的影响。
2、支撑剂在复杂裂缝中的运移同样也是造成出砂的关键因素，郭建春、黄海等人采取的技术方案为通过搭建裂缝模拟装置，搭建支撑剂运移可视化系统，建立支撑剂运移的数值模型(郭建春,唐堂,张涛,等.深层页岩压裂多级裂缝内支撑剂运移与分布规律[j].天然气工业,2024,44(07):1-11.黄海,郑永,王毅,等.粗糙壁面压裂裂缝内支撑剂运移铺置特征[j].石油勘探与开发,2024,51(02):399-408.)；崔传智、蔺小博、刘善勇等人采取的技术方案为研究施工排量、缝宽、支撑剂粒径、压裂液粘度和砂比等参数对裂缝内支撑剂沉降和运移规律的影响(崔传智,李景林,吴忠维,等.复杂裂缝内支撑剂铺置规律及有效支撑面积[j].科学技术与工程,2023,23(30):12926-12935.蔺小博,黄杰,袁征,等.考虑支撑剂嵌入和地层砂运移的支撑剂指数法[j].科学技术与工程,2024,24(09):3675-3682.刘善勇,尹彪,楼一珊,等.粗糙裂缝内支撑剂运移与展布规律数值模拟[j/ol].石油钻探技术,1-14[2024-08-06].)；ping w等人采取的技术方案为对支撑剂颗粒进行受力分析，并且分析其敏感性因素。(ping w,tianli g,zhanwu g,et al.stability evaluation of proppantin fractures of gas storage in yulin gas field[j].advances in civilengineering,2022,2022)以上技术方案的缺点为：多数研究是在压裂液返排背景下分析支撑剂运移，对支撑剂的受力分析并没有考虑与实际相结合。
3、节点分析法常用于评估气井生产能力。梁涛、汪雄雄、王海燕、谭羽非、廖伟等人采取的技术方案为结合临界携液与临界冲蚀流量(梁涛,郭肖,付德奎,等.r油藏改建地下储气库单井注采能力分析[j].西南石油大学学报,2007,29(6):157-160.汪雄雄,樊莲莲,刘双全,等.榆林南地下储气库注采井完井管柱的优化设计[j].天然气工业,2014,34(1):92-96.王海燕.考虑多因素影响的储气库气井注采能力优化[j].大庆石油地质与开发,2019,38(3):54-58.谭羽非,林涛.凝析气藏地下储气库单井注采能力分析[j].油气储运,2008,27(3):27-29.廖伟,胡书勇,罗海涛,等.考虑出砂影响的地下储气库极限调峰能力评价——以准噶尔盆地h储气库为例[j].天然气工业,2023,43(10):125-131.)；王景芹、于刚、舒萍、tureyen、bagci a s等人采取的技术方案为探索油管尺寸、井筒特性等因素对注采能力的影响，建立合理生产模型(王景芹,朱振锐,高纯良,等.朝阳沟油田储气库注采井油管尺寸优选[j].特种油气藏,2013,20(2):90-92.于刚,杜京蔚,邹晓燕,等.华北储气库注采气井管柱优选研究[j].天然气地球科学,2013,24(5):1086-1090.舒萍,高涛,朱思南.火山岩气藏改建地下储气库注采能力[j].大庆石油地质与开发,2015,34(6):48-53.tureyen o l,karaalioglu h,satman a.effect of the wellbore conditions onthe performance ofunderground gas-storage reservoirs[c].spe 59737.2000.bagcia s,ozturk b.performance analysis of horizontal wells for underground gasstorage in depleted gas fieldsf[c].spe 111102.2007.)。以上技术方案的缺点为：均未考虑支撑剂运移的出砂因素对储气库注采能力的影响。
4、通过以上技术调研发现，国内外学术界少有将节点分析法与储气库出砂问题相结合进行深入讨论与分析并在实际中运用，特别是在处理出砂问题时，现有技术往往局限于使用出砂预测模型和冲蚀流量模型作为限制条件，却忽略了储层裂缝中支撑剂运移这一复杂且重要的因素，这可能导致对出砂风险的评估不够全面。
技术实现思路
1、为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供了一种考虑支撑剂运移出砂影响的储气库配产方法，为储气库在极限生产状态下的安全运行提供了科学依据。
2、为了达到上述目的，本发明采取的技术方案为：
3、一种考虑支撑剂运移出砂影响的储气库配产方法，采用节点分析法，基于储层裂缝中支撑剂稳定的临界流速流量模型，揭示了气体流速与颗粒运移之间的关系；同时结合地层出砂的临界生产压差模型和临界冲蚀流量模型，约束气体的流入、流出方程，得出不同地层压力和井口压力条件下的最大合理注采量，确定了注采井的产量区间。
4、一种考虑支撑剂运移出砂影响的储气库配产方法，包括以下步骤：
5、第一步，考虑裂缝内支撑剂运移的出砂因素，支撑剂被布设于通过水力压裂技术打开的裂缝之中，支撑并稳定裂缝；对储层裂缝中的支撑剂进行受力分析，确保支撑裂缝达到一个稳定的状态，支撑剂启动的临界条件为：
6、pdrag+σ'c＝fn (1)
7、其中：
8、
9、fn＝pcsinαc (4)
10、
11、式中，pdrag表示拖拽力强度，单位mpa；dp表示支撑剂直径，单位m；σ'c表示毛管力强度，单位mpa；αc表示储层裂缝中的支撑剂上固液两相周界的半径与竖直轴的夹角；σ表示流体间的界面张力，单位n/m；fn表示静摩擦力；pc表示闭合应力，单位mpa；θc表示接触角；
12、对上述的方程进行结合计算，建立支撑剂启动的临界流速流量模型：
13、
14、令
15、
16、则式(5)简化成：
17、xv2+xv+z＝0
18、所以裂缝中支撑剂启动的临界流速为：
19、
20、根据气体流速来计算气井临界产量：
21、
22、式中，wf表示裂缝宽度；h表示裂缝高度，单位m；bg表示天然气体积系数，单位m3/m3；q表示天然气产量，单位m3/d；
23、将式(6)代入式(7)得在考虑储层裂缝中支撑剂临界启动条件下的临界产量；
24、第二步，考虑地层出砂的因素，根据储气库的具体地质条件、工程特性以及可获取的数据资料，基于临界生产压差模型计算得出储气库地层出砂的临界生产压差。
25、第三步，考虑高速流动气体产生的冲蚀因素，由于气体在管内高速流动会发生冲蚀作用，对管壁和井下工具产生磨损；计算保护井下设备及井壁的临界冲蚀流量，依据apirp 14e推荐的临界冲蚀流量模型公式：
26、
27、其中，qe表示冲蚀产气量，单位104m3/d；m表示经验系数，取120；p表示井筒压力，单位mpa；
28、第四步，给出节点分析法中注采气阶段流入、流出动态方程；
29、采气阶段流入方程：
30、
31、式中，pwf表示气井井底流压，单位mpa；pr表示地层压力，单位mpa；qsc表示标准状态条件下的天然气流量，单位，m3/d；a表示层流系数；b表示紊流系数；
32、采气阶段流出方程：
33、
34、其中，pwh表示气井井口压力；e表示绝对粗糙度；s表示无因次指数；表示井筒或井段平均温度，k；表示井筒或井段气体的平均偏差系数；γg表示天然气相对密度，无因次；
35、注气阶段流入方程：
36、
37、注气阶段流出方程：
38、第五步，用节点分析法，计算极限地层压力和井口压力条件下的最小合理注采量；将第一步得出的临界流速流量模型、第二步得出的临界生产压差模型、第三步得出的临界冲蚀流量模型与第四步给出的节点分析法进行结合，计算极限地层压力和井口压力下的最大安全注采量，给出安全注采区间。
39、所述的第二步具体为：
40、2.1、保持地层稳定的临界生产压差模型，其临界注采压差值计算方法为：
41、
42、其中：
43、a＝σv+2μ(σh-σh)-pp
44、b＝2pp-3σh+σh
45、c＝σv+2μ(σh-σh)-3σh+σh+pp
46、d＝σv+2μ(σh-σh)+3σh-σh
47、
48、式中，c0、c1表示岩石强度相关系数，j1、j2表示第一、第二应力不变量；δp表示临界生产压差，单位mpa；σh、σh表示最大、最小地应力，单位mpa；σv表示上覆岩石压力，单位mpa；pp表示地层压力，单位mpa；μ表示岩石泊松比，无量纲；
49、2.2、出砂临界状态的临界生产压差模型，其计算方法为：
50、
51、式中，p0表示上覆岩石压力，单位mpa；pp表示地层压力，单位mpa；τ0表示剪切强度，单位mpa；
52、2.3、地层出砂预测的临界生产压差模型，即vaziri模型：
53、
54、其中，
55、
56、式中，ch表示岩石内聚力，单位mpa；表示内摩擦角，单位(°)；
57、通过结合室内实验数据与测井资料进行分析与计算，确定该井的临界出砂压差。
58、将步骤2.1、步骤2.2、步骤2.3三种不同方法计算得出的临界出砂压差进行平均化处理，以确保在实际生产作业中能够安全、有效地控制压差。
59、所述的第五步具体为：在计算过程中，每一个地层压力对应一个井口压力，通过设置不同的地层压力得到相应的井口压力，进而通过井口压力得出相应的流出动态曲线，在采气阶段，不同地层压力条件下的第一流入动态曲线，与对应井口压力条件下的第一流出动态曲线，两条线的交点为第一协调点，第一协调点是最小合理采气量；在注气阶段，不同井口压力条件下的第二流入动态曲线，与对应的地层压力条件下的第二流出动态曲线，两条线的交点为第二协调点，第二协调点是最小合理注气量；
60、将临界流速流量模型、临界生产压差模型、临界冲蚀流量模型与节点分析法进行结合，得出六条流出动态曲线，分别对应采气阶段的第三、第四、第五流出动态曲线和注气阶段的第六、第七、第八流出动态曲线；在采气阶段，将第三、第四、第五流出动态曲线与不同地层压力条件下的第一流入动态曲线相结合，得到第三、第四、第五协调点，即三个不同条件下的临界采气量，取三个不同条件下的临界采气量中的最小值，得到最大安全采气量；在注气阶段，将第六、第七、第八流出动态曲线与不同井口压力条件下的第二流入动态曲线相结合，得到第六、第七、第八协调点，即三个不同条件下的临界注气量，取三个不同条件下的临界注气量中的最小值，得到最大安全注气量；
61、结合最小合理采气量、最小合理注气量以及最大安全采气量、最大安全注气量，得到不同压力下的合理注采区间。
62、与现有技术相比，本发明的有益效果为：
63、由于本发明将节点分析法与储气库出砂的临界流速流量模型、临界生产压差模型和临界冲蚀流量模型相结合，考虑支撑剂运移出砂影响，所以不仅保障了储气库的安全稳定运行与高效性，还促进了资源的优化配置，有效延长了储气设施的使用寿命。
1.一种考虑支撑剂运移出砂影响的储气库配产方法，其特征在于：采用节点分析法，基于储层裂缝中支撑剂稳定的临界流速流量模型，揭示了气体流速与颗粒运移之间的关系；同时结合地层出砂的临界生产压差模型和临界冲蚀流量模型，约束气体的流入、流出方程，得出不同地层压力和井口压力条件下的最大合理注采量，确定了注采井的产量区间。
2.一种考虑支撑剂运移出砂影响的储气库配产方法，其特征在于，包括以下步骤：
3.根据权利要求2所述的储气库配产方法，其特征在于，所述的第二步具体为：
4.根据权利要求3所述的储气库配产方法，其特征在于：将步骤2.1、步骤2.2、步骤2.3三种不同方法计算得出的临界出砂压差进行平均化处理，以确保在实际生产作业中能够安全、有效地控制压差。
5.根据权利要求2所述的储气库配产方法，其特征在于，所述的第五步具体为：在计算过程中，每一个地层压力对应一个井口压力，通过设置不同的地层压力得到相应的井口压力，进而通过井口压力得出相应的流出动态曲线，在采气阶段，不同地层压力条件下的第一流入动态曲线，与对应井口压力条件下的第一流出动态曲线，两条线的交点为第一协调点，第一协调点是最小合理采气量；在注气阶段，不同井口压力条件下的第二流入动态曲线，与对应的地层压力条件下的第二流出动态曲线，两条线的交点为第二协调点，第二协调点是最小合理注气量；
