[發明專利]一種嵌入式離散裂縫的注水生長縫數值模擬方法和裝置

有效

• 申請號: 202010876538.4
• 申請日: 2020-08-27
• 公開（公告）號: CN112012712B
• 公開（公告）日: 2022-08-09
• 發明（設計）人: 董珍珍;李偉榮;景成;田偉東
• 申請（專利權）人: 西安石油大學
• 主分類號: E21B43/26
• 分類號: E21B43/26;E21B43/20;E21B49/00;G06F30/28;G06F111/10;G06F113/08;G06F119/14
• 代理公司: 西安銘澤知識產權代理事務所(普通合伙) 61223
• 代理人: 張舉

1.一種嵌入式離散裂縫的注水生長縫數值模擬方法，其特征在于，包括：

獲取地質參數和工程參數，所述地質參數包括：致密砂巖巖心的楊氏模量、泊松比以及抗壓強度，孔隙度，滲透率，地應力大小，裂縫方向，巖心斷裂韌性；所述工程參數包括：注入速度，注入壓力；

基于地質參數和工程參數，采用動力學理論分析，建立裂縫起裂、延伸和趨于閉合的動力學模型；

將裂縫起裂、延伸和趨于閉合的動力學模型，與具有EDFM裂縫建模功能的油藏數值模擬程序進行迭代耦合，模擬注水生長縫起裂、延伸和趨于閉合的演化過程；

所述基于地質參數和工程參數，采用動力學理論分析，建立裂縫起裂、延伸和趨于閉合的動力學模型，包括：

采用牛頓第二定律、比奧系數、滲流力對巖石強度影響測試實驗結果，建立描述裂縫面堵塞、多孔介質彈性、熱彈性應力效應、滲流力作用引起的裂縫形態和屬性動態變化的巖石力學本構方程；

利用巖石疲勞損傷理論，通過實驗分析法，建立疲勞損傷模型；

利用巖土力學中的滲流力學性質，結合疲勞損傷模型，建立考慮拉伸破壞、剪切破壞和已有天然裂縫激活三種破壞形式的巖石破裂準則；

計算巖石各個方向上裂縫尖端的等效臨界斷裂韌度和應力強度因子；并根據最大周向應力準則，通過求解最大周向拉應力，確定裂縫延伸方向準則；

根據注水生長縫與天然裂縫的相互作用，建立注水生長縫與天然裂縫的裂縫三維交叉準則；

根據巖石力學本構方程、巖石破裂準則、裂縫延伸方向準則、裂縫三維交叉準則，形成裂縫起裂、延伸和趨于閉合的動力學模型；

所述將裂縫起裂、延伸和趨于閉合的動力學模型，與具有EDFM裂縫建模功能的油藏數值模擬程序進行迭代耦合，模擬注水生長縫起裂、延伸和趨于閉合的演化過程，包括：

步驟一：建立包括天然裂縫和人工裂縫在內的油藏數值模型，對油藏數值模型進行初始化；

步驟二：給定時間步長t_i和初始裂縫長度

步驟三：在時間步長內，計算裂縫與基質之間的傳導率T_f-m；油藏數值模型讀入傳導率、網格坐標、裂縫幾何形態，并計算油藏壓力場p(t_i)；

步驟四：根據上一時間步長內的網格坐標、裂縫幾何形態、油藏壓力場p(t_i)，計算油藏應力場σ(t_i)；

步驟五：當獲得網格坐標各單元三維應力狀態時，采用抗張強度準則和摩爾庫倫剪切破裂準則，計算最大有效應力σ′₁和偏應力水平l_σ；并對網格坐標各單元進行破壞校核：

若出現破壞單元，即σ′₁≥T_c或者l_σ≥1，則計算裂縫延伸方向和新的裂縫長度并記錄裂縫形態：破裂單元編號，破裂方式，包括法向向量、走向、傾角的裂縫幾何信息；

若未出現破壞單元，回到步驟三，開始Brent迭代子程序，直到找到收斂的裂縫長度L(t_i)，跳出Brent循環，更新裂縫形態；

步驟六：在下一時間步長內，重復步驟二至步驟五，計算下一時間步長內裂縫形態，直到時間步長達到最大設定時間，獲得最終動態裂縫形態；

其中，T_c為巖石抗拉強度；K_IC和K_θ分別是裂縫尖端任意方向上的等效的臨界裂縫強度和與x軸成θ夾角方向上的裂縫強度；j為t_i時刻內裂縫長度的迭代次數；t₀為初始時間；i＝1，2，3…N，N為正整數。

2.根據權利要求1所述的嵌入式離散裂縫的注水生長縫數值模擬方法，其特征在于，還包括：

利用迭代耦合的油藏數值模擬程序，進行工程影響因素分析、地質影響因素分析，根據分析結果更新裂縫起裂、延伸和趨于閉合的動力學模型、迭代耦合的油藏數值模擬程序。