水力压裂裂缝延伸过程的模拟方法技术

本发明专利技术提供了一种水力压裂裂缝延伸过程的模拟方法，所述方法包括：根据待模拟地层的地质条件及压裂施工特征建立储层岩体力学模型，所述储层岩体力学模型由多个细观单元体组成；在所述储层岩体力学模型的压裂射孔点的位置设置施工压力，并设置所述储层岩体力学模型的应力边界条件；对所述储层岩体力学模型进行数值计算，得到水力压裂裂缝数据及水力压裂裂缝图像。本发明专利技术的水力压裂裂缝延伸过程的模拟方法，通过细观单元体可规避压裂裂缝扩展过程中模型网格需不断重新剖分的问题。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及石油天然气开发领域，尤其涉及一种，该可用于低渗储层水力压裂增产。
技术介绍
受控于水力压裂工程尺度大、地层复杂、不可透视性等特征的限制，数值模拟成为一种研究水力压裂技术的常用方法。目前，随着低渗致密储层油气资源开发规模的不断加大，人们对低渗致密储层压裂增产方法进行了广泛深入的研究。实践证明，水力压裂技术是一种适用于低渗致密储层增产的技术。如果要研究低渗致密储层的水力压裂增产机理，就要对水力压裂裂缝延伸过程进行模拟分析与数值表征。然而，低渗致密储层存在孔隙度低、孔隙结构复杂、砂体连通性差、非均匀性严重、压裂裂缝裂面极不规则、易产生多裂缝及大规模改造难度等缺点。诸多因素使得压裂裂缝设计和数值模拟更加复杂、更具挑战性。对于压裂裂缝起裂与延伸过程的表征，既要考虑地质力学模型的实际尺度(通常为几百米，甚至达千米级别)，又要对模型中岩体内的局部天然缺陷(例如层理、裂隙、断层、岩体损伤局部化)及演化模式(例如裂缝在长、宽、高三个方向上的延伸，包括转向、分叉、穿层等复杂的几何形貌)进行精确表征。虽然目前已有方法可以模拟压裂裂缝，但现有模拟方法在解题规模、计算效率及计算精度等方面都是达不到应用要求。
技术实现思路
本专利技术提供一种，以解决现有技术中的一项或多项缺失。本专利技术提供一种，所述方法包括:根据待模拟地层的地质条件及压裂施工特征建立储层岩体力学模型，所述储层岩体力学模型由多个细观单元体组成；在所述储层岩体力学模型的压裂射孔点的位置设置施工压力，并设置所述储层岩体力学模型的应力边界条件；对所述储层岩体力学模型进行数值计算，得到水力压裂裂缝数据及水力压裂裂缝图像。—个实施例中，根据待模拟地层的地质条件及压裂施工特征建立储层岩体力学模型，包括:通过分析待模拟地层的地质条件及压裂施工特征得到实际水力压裂模型；根据所述实际水力压裂模型概化出所述储层岩体力学模型，并设定所述储层岩体力学模型的几何尺寸；将所述储层岩体力学模型离散成力学性质随机分布的所述细观单元体；设定所述储层岩体力学模型的岩体质量力学参数；设置所述储层岩体力学模型的井筒位置及所述压裂射孔点的位置。—个实施例中，所述应力边界条件中的应力包括彼此相互垂直的垂直方向地应力、最大水平方向地应力、最小水平方向地应力。—个实施例中，所述储层岩体力学模型的几何尺寸包括在X轴、Y轴及Z轴方向上的尺寸。一个实施例中，设置所述储层岩体力学模型的应力边界条件，包括:在所述储层岩体力学模型的六个面分别设置应力，用以表征实际压裂工程或压裂模型实验中的最小水平地应力、最大水平地应力及垂直方向地应力，所述最小水平地应力、最大水平地应力及垂直方向地应力分别与所述X轴、Y轴及Z轴平行，并指向所述压裂射孔点的位置。一个实施例中，所述对所述储层岩体力学模型进行数值计算，得到水力压裂裂缝数据及水力压裂裂缝图像，包括:根据所述储层岩体力学模型计算各所述细观单元体的应力；根据所述细观单元体的应力识别出被破坏的细观单元体；对所述被破坏的细观单元体进行退化刚度及涂黑处理，退化刚度及涂黑后的细观单元体相互连通形成水力压裂裂缝模型；根据所述水力压裂裂缝模型读取得到所述水力压裂裂缝数据及所述水力压裂裂缝图像。—个实施例中，所述岩体质量力学参数包括密度、弹性模量、抗剪强度、抗拉强度、泊松比、内摩擦角、孔隙率、渗透率。一个实施例中，所述施工压力包括所述压裂射孔点处的施工排量。一个实施例中，所述水力压裂裂缝数据包括裂缝起裂压力、裂缝缝长、裂缝缝宽、裂缝缝高。—个实施例中，所述实际水力压裂模型为实际压裂工程或压裂模型实验中的水力压裂模型。—个实施例中，所有所述细观单元体的力学性质符合正太分布或韦泊分布。本专利技术实施例的，针对水力压裂裂缝大尺度、大埋深的特点，通过将储层岩体力学模型离散成力学性质随机分布的细观单元体，通过细观单元体的破坏信息获取压裂烈性的多种信息，可规避现有技术中压裂裂缝扩展过程中模型网格需不断重新剖分的问题。本专利技术实施例通过同时考虑拉伸、剪切破坏作用，并以细观单元体网格单元材料特性退化来表征裂缝单元，可同时实现对岩体非均匀性表征。因此可对压裂裂缝沿最小阻抗而自由选择路径、自由扩展做出三维表征，从而实现复杂、非平面裂缝的精细表征。【附图说明】为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中:图1是本专利技术实施例的的流程示意图；图2是本专利技术一实施例中建立储层岩体力学模型方法的流程图；图3是本专利技术一实施例中水力压裂裂缝数据及图像获得方法的流程示意图；图4是本专利技术一实施例中的储层岩体力学模型的几何结构示意图；图5是图4中的储层岩体力学模型的剖视示意图；图6是图4中的储层岩体力学模型设置应力边界条件的示意图；图7是图6中的储层岩体力学模型在施加水压之前的剖面结构示意图；图8是图6中的储层岩体力学模型在施加水压之后的剖面结构示意图；图9至图11是图8中的压裂裂缝生成过程中的形态示意图。【具体实施方式】为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合附图对本专利技术实施例做进一步详细说明。在此，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，但并不作为对本专利技术的限定。图1是本专利技术实施例的的流程示意图。如图1所示，，包括步骤:SlOl:根据待模拟地层的地质条件及压裂施工特征建立储层岩体力学模型，所述储层岩体力学模型由多个细观单元体组成；S102:在所述储层岩体力学模型的压裂射孔点的位置设置施工压力，并设置所述储层岩体力学模型的应力边界条件；S103:对所述储层岩体力学模型进行数值计算，得到水力压裂裂缝数据及水力压裂裂缝图像。本专利技术实施例的，可以根据任意复杂储层条件，建立压裂岩体力学模型。因为该储层岩体力学模型可由许多精细的细观单元体组成，所以无需二次剖分或加密模拟网格，即可清晰的显示出水力压裂裂缝的延伸过程。本专利技术实施例中，上述施工压力可包括该压裂射孔点处的水压及/或施工排量，以对压裂储层力学模型的岩体。图2是本专利技术一实施例中建立储层岩体力学模型方法的流程图。如图2所示，在如图1所示的的步骤SlOl中，根据待模拟地层的地质条件及压裂施工特征建立储层岩体力学模型的方法，可以包括步骤:S201:通过分析待模拟地层的地质条件及压裂施工特征得到实际水力压裂模型；S202:根据所述实际水力压裂模型概化出所述储层岩体力学模型，并设定所述储层岩体力学模型的几何尺寸；S203:将所述储层岩体力学模型离散成力学性质随机分布的所述细观单元体；S204:设定所述储层岩体力学模型的岩体质量力学参数；S205:设置所述储层岩体力学模型的井筒位置及所述压裂射孔点的位置。在上述步骤S201中，该实际水力压裂模型可以是实际压裂工程或压裂模型实验中的水力压裂模型，以对各种不同实际水力压裂过程进行模拟，从而知道实际压裂工程或压裂模型实验的开展。在上述步骤S202中，确定储层岩体力学模型的几何尺寸时，对于用于压裂模型实验的室内实验模型，储层岩体力学模型的几何尺寸可选择在Im的尺度级别；对于现场实际压裂工程，储层岩体力本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种水力压裂裂缝延伸过程的模拟方法，其特征在于，所述方法包括：根据待模拟地层的地质条件及压裂施工特征建立储层岩体力学模型，所述储层岩体力学模型由多个细观单元体组成；在所述储层岩体力学模型的压裂射孔点的位置设置施工压力，并设置所述储层岩体力学模型的应力边界条件；对所述储层岩体力学模型进行数值计算，得到水力压裂裂缝数据及水力压裂裂缝图像。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李连崇，
申请(专利权)人：中国石油天然气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11