本发明涉及一种深层页岩气压裂暂堵剂缝内运移封堵过程模拟方法，属于油气田增产改造。
背景技术：
1、水力压裂技术是开发非常规油气资源特别是深层页岩气的关键手段，理论研究与现场实践均表明，水力压裂建造的缝网密度越高、体积越大，非常规油气井的产能就越高。为建造高密度、大体积缝网，国内外专家学者提出了缝内暂堵转向压裂技术。该技术通过向裂缝中泵入可降解暂堵剂，封堵住裂缝原延伸方向，提高缝内净压力，迫使流体转向，压开分支缝，提升缝网密度，增大缝网体积。缝内暂堵转向压裂成功的关键在于暂堵剂在裂缝内成功封堵，而压裂现场仍没有相关理论对暂堵剂的泵注参数设计进行指导，因此，亟需发展一种暂堵剂缝内运移封堵过程模拟方法进行暂堵剂泵注参数优化研究，降低施工成本。
2、目前，已有学者通过数值方法对平板缝、粗糙缝缝内暂堵剂运移封堵过程进行了模拟，但对暂堵剂在砂堤分布下的缝内运移过程仍没有研究，而在实际压裂过程中，泵注暂堵剂之前，裂缝中已经泵入了支撑剂形成砂堤，而砂堤对暂堵剂在裂缝中的运移具有重要影响。
3、鉴于此，有必要发明一种深层页岩气压裂暂堵剂缝内运移封堵过程模拟方法，实现暂堵剂在砂堤分布下的裂缝内运移封堵过程模拟，为深层页岩气压裂缝内暂堵转向压裂施工参数优化提供依据。
技术实现思路
1、本发明主要是克服现有技术中的不足之处，提供一种深层页岩气压裂暂堵剂缝内运移封堵过程模拟方法，该方法解决现有暂堵剂缝内运移封堵数值模型不适应于现场实际的问题，用于模拟暂堵剂在砂堤分布下的裂缝内运移过程，为深层页岩气压裂缝内暂堵转向压裂暂堵剂泵注参数优化提供理论指导。
2、本发明解决上述技术问题所提供的技术方案是：一种深层页岩气压裂暂堵剂缝内运移封堵过程模拟方法，包括以下步骤：
3、步骤s10、获取实际水力压裂形成的裂缝参数、压裂液参数、暂堵剂参数，根据相似准则建立砂堤分布的裂缝物理模型；
4、步骤s20、将暂堵剂泵注排量转换为裂缝物理模型的缝口流速；
5、步骤s30、对裂缝物理模型进行网格划分；
6、步骤s40、使用有限体积法对压裂液流动方程进行离散，并使用simple算法对离散方程求解，得到各时间步长下各网格中的压裂液压力、流速；
7、步骤s50、根据压裂液-暂堵剂相互作用力方程，计算压裂液与暂堵剂颗粒的相互作用力；
8、步骤s60、使用欧拉显示差分法对暂堵剂颗粒运动方程及接触方程求解，得到暂堵剂颗粒的速度及位置；
9、步骤s70、重复步骤s40～s60，直至暂堵剂在裂缝内形成封堵或模拟时间结束，得到暂堵剂运移封堵过程及封堵用时和压力；
10、步骤s80、改变暂堵剂泵注参数，重复步骤s20～s70，得到不同泵注参数对应的封堵时间及压力，并基于缝内封堵效果指数公式，评价不同泵注参数时暂堵剂在裂缝内的封堵效果，优选出最优泵注参数。
11、进一步的技术方案是，所述裂缝参数包括水力压裂形成的裂缝缝高、缝长、缝宽、缝内砂堤长度、高度；
12、所述压裂液参数包括压裂液粘度、压裂液密度；
13、所述暂堵剂参数包括暂堵剂颗粒粒径、暂堵剂浓度、暂堵剂密度、暂堵剂杨氏模量、暂堵剂泊松比、暂堵剂碰撞恢复系数、暂堵剂静摩擦系数、暂堵剂动摩擦系数。
14、进一步的技术方案是，所述步骤s20中缝口流速的计算公式为：
15、
16、式中：vs为模拟入口速度，m/s；q为现场施工排量，m3/min；hs为实际裂缝高度，m；ws为实际裂缝宽度，m。
17、进一步的技术方案是，所述步骤s30中使用六面体网格在裂缝物理模型内绘制结构网格后转化为非结构网格。
18、进一步的技术方案是，所述步骤s40中压裂液流动方程为：
19、
20、εf+εp＝1
21、式中：εf为压裂液流体相体积分数，无量纲；ρf为压裂液密度，kg/m3；为压裂液流体相速度，m/s；εp为暂堵剂颗粒相体积分数，无量纲；pf为流体微元体上的压强，pa；为流体微元体表面上的黏性应力，pa；为流体微元体的单位质量力，m/s2；t为时间，s。
22、进一步的技术方案是，所述步骤s40中离散方程为：
23、
24、式中：δt为时间步长，s；vf为流体控制体积，m3；af为流体控制体积的界面处面积，m2；pf为流体微元体上的压强，pa；εf为压裂液流体相体积分数，无量纲；ρf为压裂液密度，kg/m3；为压裂液流体相速度，m/s；a为面积，m2；t为时间，s。
25、进一步的技术方案是，所述步骤s40中使用simple算法对离散方程求解的具体过程为：使用simple算法把由动量方程的离散形式所规定的压力与速度的关系代入连续方程的离散格式，从而得到压力修正方程，由压力修正方程得出压力修正值；根据修正后的压力场，求得新的速度场；然后根据速度是否不再变化检查速度场是否收敛；若不收敛，用修正后的压力值作为给定的压力场，开始下一层次的计算；如此反复，直到获得收敛的解。
26、进一步的技术方案是，所述步骤s50中的计算公式包括：
27、
28、式中，为流粒相互作用力，n；为颗粒i的稳定曳力，n；为非定曳力，n；为压力梯度力，n；为由流体剪切应力或偏应力张量引起的粘滞力，n；为举升力，n；cd为曳力系数，无量纲；rei为相对雷诺数，无量纲；为流体-颗粒相对速度，m/s；μf为流体粘度，pa·s；εf为压裂液流体相体积分数，无量纲；ρf为压裂液密度，kg/m3；di为颗粒i的粒径，mm。
29、进一步的技术方案是，所述步骤s60中的计算公式为：
30、
31、式中：mp,i为颗粒i的质量，kg；为颗粒i的质心平动速度，m/s；为颗粒i的质心位置，m；clp,i为颗粒i的接触集；为作用在颗粒i上的颗粒-颗粒相互作用力的总和，n；为所有流体-颗粒相互作用力，n；为均匀或非均匀外场作用在质点i上的所有外力，n；ip,i颗粒i的转动惯量，kg·m2；为颗粒j旋转速度，rad/s；为颗粒i的角位置，rad；为颗粒-颗粒碰撞力作用于接触点产生的扭矩，n·m；为滚动摩擦产生的扭矩，n·m。
32、进一步的技术方案是，所述缝内封堵效果指数公式为：
33、
34、式中：ip为缝内封堵效果指数，无因次；pp为封堵压力，pa；tp为封堵用时，s。
35、本发明具有以下有益效果：本发明基于真实裂缝中砂堤分布情况，构建砂堤分布下的裂缝物理模型，考虑流粒相互作用，引入di felice模型表征压裂液对暂堵剂的曳力，利用cfd-dem耦合方法，建立暂堵剂缝内运移封堵过程模拟方法，通过封堵用时和封堵压力评价不同施工参数条件下暂堵剂缝内封堵效果，可以为深层页岩气压裂缝内暂堵转向压裂暂堵剂泵注参数优化提供依据。
1.一种深层页岩气压裂暂堵剂缝内运移封堵过程模拟方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种深层页岩气压裂暂堵剂缝内运移封堵过程模拟方法，其特征在于，所述裂缝参数包括水力压裂形成的裂缝缝高、缝长、缝宽、缝内砂堤长度、高度；
3.根据权利要求1所述的一种深层页岩气压裂暂堵剂缝内运移封堵过程模拟方法，其特征在于，所述步骤s20中缝口流速的计算公式为：
4.根据权利要求1所述的一种深层页岩气压裂暂堵剂缝内运移封堵过程模拟方法，其特征在于，所述步骤s30中使用六面体网格在裂缝物理模型内绘制结构网格后转化为非结构网格。
5.根据权利要求1所述的一种深层页岩气压裂暂堵剂缝内运移封堵过程模拟方法，其特征在于，所述步骤s40中压裂液流动方程为：
6.根据权利要求5所述的一种深层页岩气压裂暂堵剂缝内运移封堵过程模拟方法，其特征在于，所述步骤s40中离散方程为：
7.根据权利要求5或6所述的一种深层页岩气压裂暂堵剂缝内运移封堵过程模拟方法，其特征在于，所述步骤s40中使用simple算法对离散方程求解的具体过程为：使用simple算法把由动量方程的离散形式所规定的压力与速度的关系代入连续方程的离散格式，从而得到压力修正方程，由压力修正方程得出压力修正值；根据修正后的压力场，求得新的速度场；然后根据速度是否不再变化检查速度场是否收敛；若不收敛，用修正后的压力值作为给定的压力场，开始下一层次的计算；如此反复，直到获得收敛的解。
8.根据权利要求1所述的一种深层页岩气压裂暂堵剂缝内运移封堵过程模拟方法，其特征在于，所述步骤s50中的计算公式包括：
9.根据权利要求1所述的一种深层页岩气压裂暂堵剂缝内运移封堵过程模拟方法，其特征在于，所述步骤s60中的计算公式为：
10.根据权利要求1所述的一种深层页岩气压裂暂堵剂缝内运移封堵过程模拟方法，其特征在于，所述缝内封堵效果指数公式为：
