[發明專利]一種建立平行裂縫等效介質模型的方法

有效

• 申請號: 201710183107.8
• 申請日: 2017-03-24
• 公開（公告）號: CN108627882B
• 公開（公告）日: 2020-02-21
• 發明（設計）人: 劉炯;季玉新;陳天勝
• 申請（專利權）人: 中國石油化工股份有限公司;中國石油化工股份有限公司石油勘探開發研究院
• 主分類號: G01V9/00
• 分類號: G01V9/00;G01N33/24
• 代理公司: 北京思創畢升專利事務所 11218
• 代理人: 孫向民;廉莉莉

1.一種建立平行裂縫等效介質模型的方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟：

建立包含基體和包體的不均勻巖石的平均應變的表達式；

建立所述包含基體和包體的不均勻巖石中的平均應力的表達式；

基于基體應變與包體應變之間的關系、基體應力與包體應力之間的關系，得到裂縫介質等效彈性模量的計算公式；

將所述裂縫介質等效彈性模量轉換為6階對稱的裂縫介質等效彈性矩陣；

其中，所述平均應變的表達式為：

其中，f_m，f_r分別為單元介質內基體和包體所占含量，ε_m、ε_r分別為基體和包體的應變，r為包體的序號，n為所包含的包體種類的數目；

所述平均應力的表達式為：

其中，f_m，f_r分別為單元介質內基體和包體所占含量，σ_m、σ_r分別為基體和包體的應力，r為包體的序號，n為所包含的包體種類的數目；

基體應變與包體應變之間的關系式為：ε_r＝A·ε_m (3)，基體應力與包體應力之間的關系式為：σ_r＝B·σ_m (4)，其中，A是包體內的應變集中系數，B是包體內的應力集中系數；

將關系式(3)、(4)代入至裂縫介質等效彈性模量與平均應變和平均應力之間的關系式：中，得到裂縫介質等效彈性模量計算公式：

其中，I表示四階單位張量，C_m為基體的四階彈性模量，C_r為包體的四階彈性模量，“：”表示張量之間的縮并運算。

2.根據權利要求1所述的建立平行裂縫等效介質模型的方法，其特征在于，當介質含一組對稱軸平行于x軸的真空裂縫時，C_r＝0，C_m的非零分量的表達式為：

C_{m_2323}＝C_{m_1313}＝C_{m_1212}＝G₀ (8)

其中，K₀為巖石介質的體積模量，G₀為剪切模量。

3.根據權利要求2所述的建立平行裂縫等效介質模型的方法，其特征在于，裂縫密度η和裂縫橫縱比α的關系式為：

4.根據權利要求3所述的建立平行裂縫等效介質模型的方法，其特征在于，包體內的應力集中系數A的表達式為：

其中，S為Eshelby四階張量，其非零分量的表達式為：

其中，υ₀是背景介質的泊松比。

5.根據權利要求4所述的建立平行裂縫等效介質模型的方法，其特征在于，單元介質內基體和包體所占含量之間的關系式為：

f_r+f_m＝1 (19)。

6.根據權利要5所述的建立平行裂縫等效介質模型的方法，其特征在于，將裂縫介質等效彈性模量表達為以下形式的6×6剛度矩陣：

其中，C₁₂＝C₂₁，C₁₃＝C₃₁，C₂₃＝C₃₂，C₁₃＝C₁₂，C₂₂＝C₃₃，C₅₅＝C₆₆；

基于表達式(7)-(9)、(10)、(12)-(18)、(19)得到所述剛度矩陣(20)的各分量分別為：

C₄₄＝G₀ (23)

其中