[發(fā)明專利]水平井壓裂近井筒裂縫扭曲形態(tài)數(shù)值模擬方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810306321.2
• 申請日: 2018-04-08
• 公開（公告）號: CN110348031B
• 公開（公告）日: 2021-10-29
• 發(fā)明（設計）人: 孫志宇;蘇建政;張汝生;劉長印;黃志文;鄭惠光;李鳳霞
• 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(fā)研究院
• 主分類號: G06F30/23
• 分類號: G06F30/23
• 代理公司: 北京思創(chuàng)畢升專利事務所 11218
• 代理人: 孫向民;廉莉莉

1.一種水平井壓裂近井筒裂縫扭曲形態(tài)數(shù)值模擬方法，包括：

根據(jù)地層參數(shù)與施工參數(shù)，建立多層非均質地層模型；

根據(jù)流體滲流方程、巖石變形方程、裂縫扭曲準則與裂縫面流體流動方程，建立流固耦合數(shù)值方程；

根據(jù)所述流固耦合數(shù)值方程，在所述多層非均質地層模型內進行擴展有限元數(shù)值模擬，確定水平井壓裂近井筒裂縫每一個時刻的扭曲形態(tài)；

其中，所述巖石變形方程為：

其中，σ_ij,e為ij平面的彈性應力，σ_ij,e0為ij平面的初始彈性應力，ε_ij,e為ij平面的彈性應變，Δ_ij表示在ij平面前一個參數(shù)的變化量，ε_kk,e為垂直于ij平面方向的彈性應變，G為彈性剪切模量，K為彈性體積模量，i、j代表i、j坐標方向，e表示彈性；

其中，所述流體滲流方程為：

其中，β和M為Biot系數(shù)，k為巖石滲透率，γ為孔隙流體比重，p'_kk為垂直于ij平面的孔隙壓力張量，p'為孔隙壓力張量，ε'_kk為垂直于ij平面方向應變張量；

其中，所述裂縫面流體流動方程為：

其中，v_t為裂縫頂面法向濾失速率，v_b為裂縫底面法向濾失速率，g_f為裂縫距，q為單位縫寬壓裂液流體積；

其中，所述裂縫扭曲準則為裂縫擴展臨界能量釋放率準則。

2.根據(jù)權利要求1所述的水平井壓裂近井筒裂縫扭曲形態(tài)數(shù)值模擬方法，其中，所述地層參數(shù)包括：初始地應力場、初始滲流場、初始孔隙度與裂縫面濾失系數(shù)、層理數(shù)量與層理厚度。

3.根據(jù)權利要求1所述的水平井壓裂近井筒裂縫扭曲形態(tài)數(shù)值模擬方法，其中，所述施工參數(shù)包括施工流體排量與施工流體粘度。

4.根據(jù)權利要求1所述的水平井壓裂近井筒裂縫扭曲形態(tài)數(shù)值模擬方法，其中，根據(jù)所述裂縫面流體流動方程，獲得裂縫頂面法向濾失速率與裂縫底面法向濾失速率，進而建立流固耦合數(shù)值方程。

5.根據(jù)權利要求4所述的水平井壓裂近井筒裂縫扭曲形態(tài)數(shù)值模擬方法，其中，所述裂縫頂面法向濾失速率為：

v_t＝l_t(p_f-p_t) (9)

其中，v_t為裂縫頂面法向濾失速率，l_t為濾失系數(shù)，p_t為裂縫頂面孔隙流體壓力，p_f為壓裂液壓力；

所述裂縫底面法向濾失速率為：

v_b＝l_b(p_f-p_b) (10)

其中，v_b為裂縫底面法向濾失速率，l_b為濾失系數(shù)，p_b為裂縫底面孔隙流體壓力，p_f為壓裂液壓力。

6.根據(jù)權利要求1所述的水平井壓裂近井筒裂縫扭曲形態(tài)數(shù)值模擬方法，其中，所述裂縫擴展臨界能量釋放率準則為：

其中，G_S＝G_s+G_t，G_T＝G_n+G_S,為法向斷裂臨界應變能釋放率；為兩切向斷裂臨界能量釋放率，B-K準則認為η為與材料本身特性有關的常數(shù)；G^C為復合型裂縫臨界斷裂能量釋放率。