[發(fā)明專利]一種裂縫穿越海陸過渡相巖性界面偏轉(zhuǎn)角計算方法有效
| 申請?zhí)枺?/td> | 202110053510.5 | 申請日： | 2021-01-15 |
| 公開（公告）號： | CN112765807B | 公開（公告）日： | 2022-03-01 |
| 發(fā)明（設(shè)計）人： | 任嵐;王振華;趙金洲;林然;吳建軍 | 申請（專利權(quán)）人： | 西南石油大學(xué) |
| 主分類號： | G06F30/20 | 分類號： | G06F30/20;E21B43/26;E21B49/00;G06F111/10;G06F119/14 |
| 代理公司： | 北京中索知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11640 | 代理人： | 唐亭 |
| 地址： | 610500 四*** | 國省代碼： | 四川;51 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 一種 裂縫 穿越 海陸 過渡 相巖性 界面 偏轉(zhuǎn) 計算方法 | ||
1.一種裂縫穿越海陸過渡相巖性界面偏轉(zhuǎn)角計算方法，其特征在于，包括：
步驟S10、計算海陸過渡相頁巖i層水平井壓裂形成水力裂縫延伸過程中，其裂縫尖端周圍應(yīng)力場分布，并根據(jù)裂縫轉(zhuǎn)向方程計算水平井段所在層的水力裂縫延伸偏轉(zhuǎn)角；
步驟S20、基于步驟S1中計算得到第i層的水力裂縫延伸偏轉(zhuǎn)角，建立裂縫穿越巖性界面偏轉(zhuǎn)角度數(shù)學(xué)模型；
步驟S30、基于彈性力學(xué)彈性體應(yīng)變能理論、裂縫穿越巖性界面偏轉(zhuǎn)角度數(shù)學(xué)模型，計算水力裂縫在第i層中延伸至巖性界面時巖石破裂裂縫尖端所需的第i層彈性應(yīng)變能，以及裂縫穿越巖性界面延伸至下一層j層時巖石破裂裂縫尖端所需的第j層彈性應(yīng)變能；
步驟S40、基于巖石破壞過程中能量變化，計算巖石發(fā)生破裂前巖石彈性能所占權(quán)重系數(shù)，進而得出巖石發(fā)生破裂所需的巖石破裂能量，再根據(jù)能量守恒原理，計算出穿層后偏轉(zhuǎn)角；
所述步驟S10中裂縫尖端周圍應(yīng)力場分布計算公式為：
式中：σr為裂縫尖端徑向應(yīng)力，MPa；σθ為裂縫尖端周向應(yīng)力，MPa；τrθ為裂縫尖端切向應(yīng)力，MPa；r，θ為裂縫尖端附近點極坐標，m；KⅠ、KⅡ為第一、第二類應(yīng)力強度因子，MPa·m1/2；
所述步驟S10中水力裂縫延伸偏轉(zhuǎn)角的計算公式為：
KIsinθHF+KII(3cosθHF-1)＝0
式中：Dn、Ds為裂縫尖端元法向、切向應(yīng)變，m；θHF為水力裂縫延伸轉(zhuǎn)向角，°；G為儲層巖石剪切模量，GPa；a為單層DDM模型離散裂縫單元長度一半，m；KⅠ、KⅡ為第一、第二類應(yīng)力強度因子，MPa·m1/2；
所述步驟S20中裂縫穿越巖性界面偏轉(zhuǎn)角度數(shù)學(xué)模型為：
式中：L為裂縫穿越巖性界面水平方向微小變化，m；εzi為第i層裂縫沿水平方向變化后微元線應(yīng)變，εzj為第j層裂縫沿水平方向變化后微元線應(yīng)變，θ1為裂縫在第i層轉(zhuǎn)向角，θ2為裂縫在第j層偏轉(zhuǎn)角。
所述步驟S30中第i層彈性應(yīng)變能的計算公式為：
式中：Ei為第i層的巖石楊氏模量，GPa；μi為第i層的巖石泊松比，無量綱；Vεi為第i層彈性應(yīng)變能；θ1為裂縫在第i層轉(zhuǎn)向角；L為裂縫穿越巖性界面水平方向微小變化；
所述步驟S30中第j層彈性應(yīng)變能的計算公式為：
式中：Ej為第j層的巖石楊氏模量，GPa；μj為第j層的巖石泊松比，無量綱；Vεj為第j層彈性應(yīng)變能；θ1為裂縫在第j層偏轉(zhuǎn)角；L為裂縫穿越巖性界面水平方向微小變化；
所述步驟S40中權(quán)重系數(shù)的計算公式為：
式中：Ai為第i層彈性能所占權(quán)重；S1i為第i層巖石內(nèi)部結(jié)構(gòu)黏聚力破壞能量；S2i為第i層巖石彈性能；Aj為第j層彈性能所占權(quán)重；S1j為第j層巖石內(nèi)部結(jié)構(gòu)黏聚力破壞能量；S2j為第j層巖石彈性能；
所述步驟S40中巖石破裂能量的計算公式為：
式中：Ai為第i層彈性能所占權(quán)重；Aj為第j層彈性能所占權(quán)重；θ1為裂縫在第i層轉(zhuǎn)向角；θ2為裂縫在第j層偏轉(zhuǎn)角；Ei為第i層的巖石楊氏模量；L為裂縫穿越巖性界面水平方向微小變化；Ej為第j層的巖石楊氏模量；μi為第i層的巖石泊松比；Vεi為第i層彈性應(yīng)變能；μj為第j層的巖石泊松比，無量綱；Vεj為第j層彈性應(yīng)變能；Ui為第i層巖石破裂能量；Uj為第j層巖石破裂能量；
所述步驟S40中出穿層后偏轉(zhuǎn)角的計算公式為：
式中：Ai為第i層彈性能所占權(quán)重；Aj為第j層彈性能所占權(quán)重；θ1為裂縫在第i層轉(zhuǎn)向角；θ2為裂縫在第j層偏轉(zhuǎn)角；Ei為第i層的巖石楊氏模量；Ej為第j層的巖石楊氏模量；μi為第i層的巖石泊松比；μj為第j層的巖石泊松比，無量綱。
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