[發(fā)明專利]一種深層油氣藏水力裂縫擴(kuò)展數(shù)值模擬的方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010965449.7
• 申請(qǐng)日: 2020-09-15
• 公開（公告）號(hào): CN112036098A
• 公開（公告）日: 2020-12-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 姚軍;劉文政;曾青冬;黃朝琴;張旭
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)石油大學(xué)（華東）
• 主分類號(hào): G06F30/28
• 分類號(hào): G06F30/28;E21B43/26;G06F111/10;G06F113/08;G06F119/14
• 代理公司: 北京東方盛凡知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11562
• 代理人: 張換君

1.一種深層油氣藏水力裂縫擴(kuò)展數(shù)值模擬的方法，其特征在于，包括以下步驟:

S1.獲取天然裂縫分布信息，生成離散天然裂縫系統(tǒng)幾何模型；

S2.確定所述水力裂縫擴(kuò)展數(shù)值模擬的相關(guān)參數(shù)；

S3.建立深層油氣藏水力裂縫擴(kuò)展數(shù)學(xué)模型，基于所述深層油氣藏水力裂縫擴(kuò)展數(shù)學(xué)模型開展數(shù)值計(jì)算，得到數(shù)值模擬結(jié)果；

S4.根據(jù)所述數(shù)值模擬結(jié)果進(jìn)行壓裂效果分析。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種深層油氣藏水力裂縫擴(kuò)展數(shù)值模擬的方法，其特征在于：

所述S1包括：

根據(jù)深層油氣藏的實(shí)際地質(zhì)數(shù)據(jù)和現(xiàn)有地質(zhì)模型數(shù)據(jù)，獲取在水平面上的所述天然裂縫分布信息，包括裂縫的中心點(diǎn)、長(zhǎng)度、傾角信息；

根據(jù)所述天然裂縫分布信息，建立所述離散天然裂縫系統(tǒng)幾何模型；

若地層中不發(fā)育有天然裂縫，則此步驟省略。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種深層油氣藏水力裂縫擴(kuò)展數(shù)值模擬的方法，其特征在于：

S2所述相關(guān)參數(shù)包括：

巖石彈性力學(xué)參數(shù)，包括楊氏模量和泊松比；

巖石塑性力學(xué)參數(shù)，包括內(nèi)摩擦角、膨脹角和粘聚力；

巖石斷裂力學(xué)參數(shù)，包括抗拉強(qiáng)度和斷裂能；

巖石天然裂縫性質(zhì)，包括內(nèi)聚力和摩擦角；

巖石物理參數(shù)，滲透率和孔隙度；

儲(chǔ)層參數(shù)，儲(chǔ)層厚度、孔隙壓力和水平主應(yīng)力；

壓裂液參數(shù)，粘度、密度和注入速率。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種深層油氣藏水力裂縫擴(kuò)展數(shù)值模擬的方法，其特征在于：

所述S3包括：

S3.1.構(gòu)建巖石非線性變形模型；

S3.2.構(gòu)建流體流動(dòng)模型；

S3.3.構(gòu)建全局嵌入式內(nèi)聚區(qū)模型；

S3.4.多物理場(chǎng)耦合求解。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述一種深層油氣藏水力裂縫擴(kuò)展數(shù)值模擬的方法，其特征在于：

所述構(gòu)建巖石非線性變形模型包括構(gòu)建應(yīng)力平衡方程、幾何方程和彈塑性本構(gòu)方程；

所述巖石非線性變形，采用德魯克-普拉格屈服準(zhǔn)則和非相關(guān)聯(lián)流動(dòng)法則進(jìn)行描述；

所述彈塑性本構(gòu)方程，基于所述德魯克-普拉格屈服準(zhǔn)則和非相關(guān)聯(lián)流動(dòng)法則，根據(jù)增量塑性理論推導(dǎo)獲得。

6.根據(jù)權(quán)利要求4所述一種深層油氣藏水力裂縫擴(kuò)展數(shù)值模擬的方法，其特征在于：

所述構(gòu)建流體流動(dòng)模型包括構(gòu)建井筒內(nèi)流體流動(dòng)模型、裂縫內(nèi)流體流動(dòng)模型和基質(zhì)內(nèi)流體流動(dòng)模型；

所述井筒內(nèi)流體流動(dòng)，被簡(jiǎn)化為一維流動(dòng)，其流動(dòng)規(guī)律符合基爾霍夫定律；

所述裂縫內(nèi)流體流動(dòng)，采用離散裂縫模型模擬，其流動(dòng)規(guī)律符合立方定律；

所述基質(zhì)內(nèi)流體流動(dòng)，采用達(dá)西定律進(jìn)行描述。

7.根據(jù)權(quán)利要求4所述一種深層油氣藏水力裂縫擴(kuò)展數(shù)值模擬的方法，其特征在于：

所述構(gòu)建全局嵌入式內(nèi)聚區(qū)模型包括：構(gòu)建基質(zhì)單元、零厚度內(nèi)聚力單元；

在所述基質(zhì)單元的邊界嵌入所述零厚度內(nèi)聚力單元，構(gòu)建所述全局嵌入式內(nèi)聚區(qū)模型，實(shí)現(xiàn)水力裂縫的自由擴(kuò)展模擬；

天然裂縫采用所述零厚度內(nèi)聚力單元表征；

所述天然裂縫的所述零厚度內(nèi)聚力單元，具有與基巖不同的強(qiáng)度和斷裂能；

所述全局嵌入式內(nèi)聚區(qū)模型，采用張力-位移本構(gòu)關(guān)系表征裂縫的擴(kuò)展過程；

所述張力-位移本構(gòu)關(guān)系的表征過程為，隨著裂縫界面張開量的增大,張力達(dá)到一個(gè)峰值,然后下降直至消失,所述裂縫界面完全分離，水力裂縫擴(kuò)展。

8.根據(jù)權(quán)利要求4所述一種深層油氣藏水力裂縫擴(kuò)展數(shù)值模擬的方法，其特征在于：

所述多物理場(chǎng)耦合求解包括巖石變形計(jì)算、流體流動(dòng)計(jì)算、流固耦合計(jì)算。