[發明專利]水力壓裂過程中裂縫內壓裂液的壓力場獲取方法及裝置

有效

• 申請號: 201610795459.4
• 申請日: 2016-08-31
• 公開（公告）號: CN106326591B
• 公開（公告）日: 2019-09-06
• 發明（設計）人: 李小剛;易良平;楊兆中
• 申請（專利權）人: 西南石油大學
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 北京超凡志成知識產權代理事務所(普通合伙) 11371
• 代理人: 吳開磊

1.一種水力壓裂過程中裂縫內壓裂液的壓力場獲取方法，其特征在于，包括：

獲取求解區域地層的長寬、裂縫長度、地層參數、施工參數和流體壓力參數；

根據所述求解區域地層的長寬、裂縫長度、地層參數、施工參數和所述流體壓力參數中的初始流體壓力，獲取裂縫內的巖石位移場；

根據所述裂縫內的巖石位移場獲取裂縫內的各個計算節點處的裂縫寬度；

根據所述裂縫內的各個計算節點處的裂縫寬度獲取裂縫內的預估流體壓力場；

根據裂縫內的所述預估流體壓力場和所述流體壓力參數判斷所述預估流體壓力場是否滿足收斂條件，若所述預估流體壓力場滿足收斂條件，則所述預估流體壓力場為所述水力壓裂過程中裂縫內壓裂液的壓力場；

若所述預估流體壓力場不滿足收斂條件，用所述預估流體壓力場替換所述流體壓力參數中的初始流體壓力，并執行步驟：獲取求解區域地層的長寬、裂縫長度、地層參數、施工參數和流體壓力參數，直到預估流體壓力場滿足收斂條件為止。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，根據所述求解區域地層的長寬、裂縫長度、地層參數、施工參數和所述流體壓力參數中的初始流體壓力，獲取裂縫內的巖石位移場，包括：

根據所述地層參數獲取水力壓裂過程中的巖體控制方程和第一邊界條件；

根據所述巖體控制方程和所述第一邊界條件獲取所述巖石位移場。

3.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，根據所述地層參數獲取水力壓裂過程中的巖體控制方程，包括：

根據所述地層參數獲取巖石平衡方程、巖石應變與位移方程和彈性體本構方程。

4.根據權利要求3所述的方法，其特征在于，根據所述巖體控制方程和所述第一邊界條件獲取所述巖石位移場，包括：

根據所述巖石平衡方程和所述第一邊界條件獲取巖石平衡方程的弱形式；

根據所述巖體控制方程獲取裂縫內的不連續面位移的擴展有限元插值函數；

根據所述裂縫內的不連續面位移的擴展有限元插值函數，獲取不連續巖體的應變表達式；

根據所述巖石平衡方程的弱形式，所述裂縫內的不連續面位移的擴展有限元插值函數和所述不連續巖體的應變表達式，獲取所述巖石位移場。

5.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，根據所述裂縫內的各個計算節點處的裂縫寬度獲取裂縫內的預估流體壓力場，包括：

根據所述施工參數、所述流體壓力參數和所述裂縫長度獲取流場控制方程和第二邊界條件；

根據所述流場控制方程獲取所述流場控制方程的等效積分弱形式；

根據所述流場控制方程的等效積分弱形式和所述第二邊界條件獲取裂縫內的各個計算節點處的裂縫寬度隨時間的變化關系；

根據所述各個計算節點處的裂縫寬度隨時間的變化關系和所述各個計算節點處的裂縫寬度，獲取所述預估流體壓力場。

6.根據權利要求5所述的方法，其特征在于，根據所述施工參數、所述流體壓力參數和所述裂縫長度獲取流場控制方程和第二邊界條件，包括：

根據所述施工參數、所述流體壓力參數和所述裂縫長度獲取水力壓裂過程中壓裂液的體積流速方程和物質平衡方程；

根據所述體積流速方程和所述物質平衡方程，得到所述流場控制方程；

根據對角元素乘大數法，得到裂縫尖端處的流體壓力；

根據所述裂縫尖端處的流體壓力得到所述第二邊界條件。

7.根據權利要求5所述的方法，其特征在于，根據所述流場控制方程的等效積分弱形式和所述第二邊界條件獲取裂縫內的各個計算節點處的裂縫寬度隨時間的變化關系，包括：

對所述流場控制方程中的流體壓力進行插值離散和有限元得到裂縫內的各個計算節點，和所述各個計算節點處的裂縫寬度隨時間的變化關系。

8.根據權利要求1至7任意一項所述的方法，其特征在于，所述地層參數包括最小水平地應力、最大水平地應力、巖石彈性模量和巖石泊松比。