[發(fā)明專利]基于三維應(yīng)力場(chǎng)數(shù)值模擬預(yù)測(cè)裂縫有效性的方法及裝置

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010717914.5
• 申請(qǐng)日: 2020-07-23
• 公開（公告）號(hào): CN113971334A
• 公開（公告）日: 2022-01-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 祖克威;任杰;王軍;范凌霄;黃長(zhǎng)兵;劉紅磊;徐靜;王俞文
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)石油化工股份有限公司;中國(guó)石油化工股份有限公司中原油田分公司勘探開發(fā)研究院
• 主分類號(hào): G06F30/20
• 分類號(hào): G06F30/20;G06T17/05;G06Q50/02;G06F111/10
• 代理公司: 鄭州睿信知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 41119
• 代理人: 吳敏;史麗利

1.一種基于三維應(yīng)力場(chǎng)數(shù)值模擬預(yù)測(cè)裂縫有效性的方法，其特征在于，包括以下步驟：

1)獲取目的層各單井的測(cè)井資料，計(jì)算研究區(qū)各單井水平主應(yīng)力方向和主應(yīng)力大小的垂向的平均變化梯度，并計(jì)算目的層各單井力學(xué)參數(shù)，結(jié)合目的層的三維構(gòu)造特征和平面力學(xué)參數(shù)的分布，通過三維應(yīng)力場(chǎng)數(shù)值模擬，獲取目的層的現(xiàn)今地應(yīng)力大小和方向的分布；

2)對(duì)目的層進(jìn)行構(gòu)造演化分析，確定目的層的裂縫形成時(shí)期，進(jìn)而對(duì)各時(shí)期的目的層古地貌進(jìn)行恢復(fù)，利用應(yīng)力場(chǎng)數(shù)值模擬計(jì)算各裂縫形成時(shí)期的地應(yīng)力狀態(tài)，并結(jié)合巖石破裂準(zhǔn)則，得到各時(shí)期裂縫的破裂率；

3)根據(jù)各時(shí)期裂縫的破裂率以及各單井現(xiàn)今裂縫發(fā)育強(qiáng)度的關(guān)系，確定目的層裂縫發(fā)育強(qiáng)度；根據(jù)測(cè)井資料，確定裂縫發(fā)育優(yōu)勢(shì)方位；其中，所述的關(guān)系是由各單井現(xiàn)今的裂縫發(fā)育強(qiáng)度與各單井對(duì)應(yīng)的各時(shí)期裂縫的破裂率擬合得到的；

4)根據(jù)所述目的層的現(xiàn)今地應(yīng)力大小和方向的分布和所述裂縫發(fā)育優(yōu)勢(shì)方位，計(jì)算目的層的裂縫開啟壓力和裂縫產(chǎn)狀因子；

5)將所述目的層裂縫發(fā)育強(qiáng)度、裂縫開啟壓力和裂縫產(chǎn)狀因子作為裂縫的影響因子，對(duì)所述影響因子進(jìn)行疊加，進(jìn)行目的層裂縫有效性的評(píng)價(jià)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于三維應(yīng)力場(chǎng)數(shù)值模擬預(yù)測(cè)裂縫有效性的方法，其特征在于，所述步驟1)包括以下步驟：

a、依據(jù)目的層的各單井的井壁崩落信息和鉆井誘導(dǎo)縫信息，確定目的層的現(xiàn)今主應(yīng)力方向；

b、利用單井水力壓裂施工數(shù)據(jù)或單井聲波測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)，確定各單井的現(xiàn)今地應(yīng)力的主應(yīng)力大小，進(jìn)而得到目的層水平最大和最小主應(yīng)力的垂向的平均變化梯度；

c、利用目的層的三維構(gòu)造特征，建立目的層的三維地質(zhì)模型，結(jié)合各單井的測(cè)井資料計(jì)算得到的巖石力學(xué)參數(shù)的分布，建立目的層三維力學(xué)模型；

d、將所述各單井的現(xiàn)今地應(yīng)力主應(yīng)力方向和垂向的平均變化梯度作為邊界條件對(duì)所述三維力學(xué)模型進(jìn)行加載，獲取目的層的三維現(xiàn)今地應(yīng)力大小和方向的分布。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于三維應(yīng)力場(chǎng)數(shù)值模擬預(yù)測(cè)裂縫有效性的方法，其特征在于，所述各時(shí)期裂縫的破裂率以及裂縫發(fā)育強(qiáng)度的關(guān)系是通過一次多元回歸擬合得到的。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于三維應(yīng)力場(chǎng)數(shù)值模擬預(yù)測(cè)裂縫有效性的方法，其特征在于，所述裂縫產(chǎn)狀因子為：

F_{產(chǎn)狀}＝(f_max-f_i)/(f_max-f_min)

其中，f_i為平面上某點(diǎn)的等效方位系數(shù)，f_max為平面等效方位系數(shù)的最大值，f_min為平面等效方位系數(shù)的最小值，其中的等效方位系數(shù)f_i為：

其中，θ_i為第i組裂縫面法線同現(xiàn)今最小主應(yīng)力方向的夾角，n＝1,2，…i，n為裂縫面組數(shù)。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于三維應(yīng)力場(chǎng)數(shù)值模擬預(yù)測(cè)裂縫有效性的方法，其特征在于，步驟5)中目的層裂縫有效性的評(píng)價(jià)是將歸一化后的各影響因子進(jìn)行疊加，將疊加的結(jié)果作為裂縫有效性的評(píng)價(jià)指標(biāo)。

6.一種基于三維應(yīng)力場(chǎng)數(shù)值模擬預(yù)測(cè)裂縫有效性的裝置，包括處理器和存儲(chǔ)器，其特征在于，所述處理器執(zhí)行所述存儲(chǔ)器存儲(chǔ)的如權(quán)利要求1-5中任一項(xiàng)所述的基于三維應(yīng)力場(chǎng)數(shù)值模擬預(yù)測(cè)裂縫有效性的方法的程序。