[發(fā)明專利]多級壓裂下天然裂縫滑移剪切頁巖氣水平井套管變形模擬方法及系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110342011.8
• 申請日: 2021-03-30
• 公開（公告）號: CN113011071B
• 公開（公告）日: 2022-10-25
• 發(fā)明（設計）人: 聶榮國;林顥嶼;毛良杰;麥洋
• 申請（專利權）人: 西南石油大學
• 主分類號: G06F30/23
• 分類號: G06F30/23;E21B47/00;G06F113/14;G06F119/14
• 代理公司: 成都金英專利代理事務所(普通合伙) 51218
• 代理人: 袁英

1.多級壓裂下天然裂縫滑移剪切頁巖氣水平井套管變形模擬方法，其特征在于，包括以下步驟：

建立有限元三維地層剪切滑移模型；

根據所述有限元三維地層剪切滑移模型選取套管參數(shù)，建立天然裂縫滑移剪切套管模型；

對所述天然裂縫滑移剪切套管模型進行有限元網格劃分，代入裂縫角度、地層彈性模量、套管彈性模量或套管壁厚分別計算Mises應力，得到套管Mises應力曲線圖；

所述代入裂縫角度、地層彈性模量、套管彈性模量或套管壁厚分別計算Mises應力，得到套管Mises應力曲線圖步驟，具體包括：

代入裂縫角度計算套管變形時的Mises應力，得到套管Mises應力關于裂縫角度的變化曲線圖；

代入不同區(qū)域、不同井地層彈性模量計算套管應力，得到套管Mises應力關于地層彈性模量的變化曲線圖；

代入不同鋼材制成套管的彈性模量計算套管應力，得到套管Mises應力關于套管鋼材彈性模量的變化曲線圖；

代入不同套管具有的不同套管壁厚計算套管應力，得到套管Mises應力關于套管壁厚的變化曲線圖；

代入裂縫角度和滑移距離分別計算套管變形失效的內徑，得到關于裂縫角度和滑移距離的套管變形失效的內徑曲線圖；

所述代入裂縫角度和滑移距離分別計算套管變形失效的內徑，得到關于裂縫角度和滑移距離的套管變形失效的內徑曲線圖步驟，具體為：

代入不同地質井的多組天然裂縫角度和滑移量，計算不同角度下的天然裂縫的套管失效時內徑，進而得到天然裂縫滑移致套管剪切變形失效時不同天然裂縫的滑移量。

2.如權利要求1所述的多級壓裂下天然裂縫滑移剪切頁巖氣水平井套管變形模擬方法，其特征在于，所述根據所述有限元三維地層剪切滑移模型選取套管參數(shù)，建立天然裂縫滑移剪切套管模型步驟，具體包括：

定義管道-水泥環(huán)-地層結合面緊密無損壞，選取套管參數(shù)在地層中設置滑移面模擬天然裂縫的剪切效果；

模擬井筒穿過天然裂縫，改變地層與套管的參數(shù)，形成不同角度裂縫滑移導致橋塞遇阻的天然裂縫滑移剪切套管模型。

3.如權利要求1所述的多級壓裂下天然裂縫滑移剪切頁巖氣水平井套管變形模擬方法，其特征在于，所述對所述天然裂縫滑移剪切套管模型進行有限元網格劃分步驟，具體為：

對套管-水泥環(huán)-地層幾何模型進行外疏內密六面體類型單元的網格劃分，并分別設置套管、水泥環(huán)和地層的網格尺寸。

4.多級壓裂下天然裂縫滑移剪切頁巖氣水平井套管變形模擬系統(tǒng)，其特征在于，包括以下模塊：

第一構建模塊，用于建立有限元三維地層剪切滑移模型；

第二構建模塊，用于根據所述有限元三維地層剪切滑移模型選取套管參數(shù)，建立天然裂縫滑移剪切套管模型；

應力計算模塊，用于對所述天然裂縫滑移剪切套管模型進行有限元網格劃分，代入裂縫角度、地層彈性模量、套管彈性模量或套管壁厚分別計算Mises應力，得到套管Mises應力曲線圖；

所述應力計算模塊，還包括：

裂縫角度-應力計算模塊，用于代入裂縫角度計算套管變形時的Mises應力，得到套管Mises應力關于裂縫角度的變化曲線圖；

地層彈性模量-應力計算模塊，用于代入不同區(qū)域、不同井地層彈性模量計算套管應力，得到套管Mises應力關于地層彈性模量的變化曲線圖；

套管鋼材彈性模量-應力計算模塊，用于代入不同鋼材制成套管的彈性模量計算套管應力，得到套管Mises應力關于套管鋼材彈性模量的變化曲線圖；

套管壁厚-應力計算模塊，用于代入不同套管具有的不同套管壁厚計算套管應力，得到套管Mises應力關于套管壁厚的變化曲線圖；

套管失效內徑計算模塊，用于代入裂縫角度和滑移距離分別計算套管變形失效的內徑，得到關于裂縫角度和滑移距離的套管變形失效的內徑曲線圖；

所述套管失效內徑計算模塊，用于代入不同地質井多組天然裂縫角度和滑移量，計算不同角度下天然裂縫的套管失效時內徑，得到天然裂縫滑移致套管剪切變形失效時不同天然裂縫的滑移量。