[發明專利]一種頁巖儲層重復壓裂應力-裂縫重定向模擬方法及系統

在審

• 申請號: 202111590983.5
• 申請日: 2021-12-23
• 公開（公告）號: CN114266204A
• 公開（公告）日: 2022-04-01
• 發明（設計）人: 黃靜;武新民;米中榮;趙星;李鑫;張文中;汪偉光;孫振龍;李揚;王鍵;徐濤;孫寶;羅毅
• 申請（專利權）人: 成都北方石油勘探開發技術有限公司
• 主分類號: G06F30/28
• 分類號: G06F30/28;G06F119/14
• 代理公司: 成都行之智信知識產權代理有限公司 51256
• 代理人: 王偉

1.一種頁巖儲層重復壓裂應力-裂縫重定向模擬方法，其特征在于，包括以下步驟：

建立水力裂縫隨機擴展模型，初始化模型參數；根據所述水力裂縫隨機擴展模型和所述模型參數進行初次水力裂縫隨機擴展模擬，獲得初始裂縫形態；

針對所述初始裂縫形態進行生產裂縫導流能力損失評價實驗，獲得實驗結果；所述實驗結果包括：支撐裂縫寬度與有效閉合應力的關系和支撐裂縫導流能力損失與有效閉合應力的關系；

根據所述實驗結果進行重復壓裂前總應力場模擬，獲得初始閉合裂縫形變誘導應力和儲層生產誘導應力；所述初始閉合裂縫形變誘導應力和所述儲層生產誘導應力線性疊加為重復壓裂前總應力場；

在所述重復壓裂前總應力場中，根據所述水力裂縫隨機擴展模型進行重復壓裂裂縫擴展模擬，得到頁巖儲層重復壓裂應力-裂縫重定向模擬結果。

2.根據權利要求1所述的一種頁巖儲層重復壓裂應力-裂縫重定向模擬方法，其特征在于，所述水力裂縫隨機擴展模型包括：縫內流動方程、物質平衡方程、平面裂縫應力方程、裂縫擴展與轉向準則、水力裂縫與天然裂縫相交準則和流量分配準則。

3.根據權利要求2所述的一種頁巖儲層重復壓裂應力-裂縫重定向模擬方法，其特征在于，所述初次水力裂縫隨機擴展模擬的方法為：

S1：基于線性求解方法賦值初始的水力裂縫長度和縫內流體凈壓力；

S2：更新裂縫尖端單元，延伸裂縫長度，基于流動方程更新延伸后裂縫內凈壓力；

S3：將S2中縫內流體凈壓力代入平面應力方程獲取裂縫寬度；

S4：根據S3中獲得的裂縫寬度計算縫內流量分布，獲得縫口流量；

S5：基于物質平衡方程判斷S4中縫口流量收斂性，若收斂，則執行S6；若不收斂，則返回S2改變裂縫尖端延伸長度，直至縫口流量收斂；

S6：基于裂縫擴展與轉向準則將裂縫尖端轉向，檢測是否出現裂縫尖端與天然裂縫相交并激活天然裂縫的情況；若出現，則為相交后形成的新裂縫重新分配流量，獲取新裂縫內的流體凈壓力值，并返回所述S2；

S7：重復執行所述S2至所述S6直至模擬時間結束。

4.根據權利要求3所述的一種頁巖儲層重復壓裂應力-裂縫重定向模擬方法，其特征在于，所述S6中，檢測是否出現裂縫尖端與天然裂縫相交的方法為：獲取裂縫尖端轉向方位，根據裂縫尖端轉向方位判斷裂縫尖端是否逼近天然裂縫；若裂縫尖端逼近天然裂縫，繼續判斷天然裂縫在r＝r_c處是否沿天然裂縫截面剪切滑移，若天然裂縫在r＝r_c處發生剪切滑移，則裂縫尖端與天然裂縫相交；其中，r表示裂縫尖端距天然裂縫的距離，r_c表示天然裂縫面上的誘導拉伸應力達到巖石抗拉強度時的臨界半徑。

5.根據權利要求4所述的一種頁巖儲層重復壓裂應力-裂縫重定向模擬方法，其特征在于，判斷天然裂縫在r＝r_c處是否沿天然裂縫截面剪切滑移的方法為：將天然裂縫表面的摩擦力與內聚力之和與作用于天然裂縫表面的剪切應力進行比較，若作用于天然裂縫表面的剪切應力的絕對值小于天然裂縫表面的摩擦力與內聚力之和，則天然裂縫將不會發生剪切滑移。

6.根據權利要求3所述的一種頁巖儲層重復壓裂應力-裂縫重定向模擬方法，其特征在于，所述S6中，為相交后形成的新裂縫重新分配流量之前，通過流量連續關系獲取各裂縫單元之間的等效傳導率。

7.根據權利要求1所述的一種頁巖儲層重復壓裂應力-裂縫重定向模擬方法，其特征在于，所述儲層生產誘導應力的獲取方法為：

建立頁巖多尺度流-固耦合的水平井滲流模型，所述頁巖多尺度流-固耦合的水平井滲流模型包括：固體形變控制方程和氣體多尺度滲流控制方程；

采用全隱式有限體積方法對所述固體形變方程和所述氣體多尺度滲流控制方程進行數值離散，代入所述支撐裂縫導流能力損失與有效閉合應力的關系，通過耦合求解獲得所述儲層生產誘導應力。