一种基于离散元的砂砾岩水力压裂模拟方法技术

本发明专利技术涉及一种基于离散元的砂砾岩水力压裂模拟方法，步骤如下：S1、构建墙体和井眼，根据粒径级配曲线生成颗粒，进行初始平衡计算；S2、利用切割法将颗粒划分为基质和砾石并分别赋予不同的胶结参数；S3、添加渗流场并赋予相应流动参数；S4、基于伺服系统在外部墙体施加围压，设定流体注入速度；S5、实时监测颗粒胶结状态，并根据胶结状态判断是否产生微裂缝；S6、持续上述模拟直到水力裂缝发生贯穿。本发明专利技术基于离散元建立了一种砂砾岩水力压裂模拟方法，该方法能够从微观尺度精确表征水力裂缝起裂和扩展机理，准确捕捉水力裂缝宏观展布形态，从而增强现场工程师对砂砾岩储层水力压裂裂缝扩展规律的认识，进而改善压裂设计。

【技术实现步骤摘要】
一种基于离散元的砂砾岩水力压裂模拟方法
本专利技术涉及砂砾岩油气藏水力压裂
，具体涉及一种基于离散元的砂砾岩水力压裂模拟方法。
技术介绍
砂砾岩广泛存在于致密油气藏，但由于其较高的埋深，砂砾岩通常具有低渗和低孔隙的特点，因此需要水力压裂技术进行增产作业，从而在井下形成高导流能力裂缝，增强油气流入井能力，进而提高油气井产能以达到经济高效开采。明确砂砾岩水力压裂裂缝起裂机理和裂缝最终展布形态是实施水力压裂技术的前提，对压裂设计具有重要的指导意义。然而由于高度的几何非均质性以及其诱导的应力非均质性和强度非均质性，砂砾岩水力压裂裂缝起裂机理和裂缝展布形态更加复杂，并且由于砾石的存在，水力裂缝与砾石频繁的交互作用进一步影响了其扩展。尽管真三轴实验和数值模拟技术从不同的角度探索了砂砾岩水力压裂裂缝扩展规律，但是难以精确表征岩石力学行为以及水力压裂过程中涉及到的流动-应力-位移耦合问题。为了解决该问题，本专利技术基于离散元方法从微观尺度探索岩石力学响应机制，借助网络流动模型模拟渗流过程，并将渗流与离散元过程耦合，精确模拟砂砾岩水力压裂裂缝起裂和扩展，进而指导砂砾岩储层压裂设计。
技术实现思路
本本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于离散元的砂砾岩水力压裂模拟方法，步骤如下：S1、生成岩石边界墙，根据粒径级配曲线在边界墙内生成颗粒，构建井眼，赋予颗粒离散元参数，进行初始平衡计算；S2、利用切割法将平衡后的颗粒划分为基质和砾石，并分别赋予不同的物性参数，将相邻颗粒进行胶结，生成离散元数值模型；S3、根据流体网络流动模型在离散元数值模型上添加渗流场；S4、设定最大和最小水平主应力，基于伺服系统在边界墙上施加围压；S5、设定井底流体以定常速度注入，进行数值模拟计算；并在模拟过程中实时监测胶结颗粒间的胶结状态，当颗粒间拉应力超过张性强度极限时，颗粒间胶结断裂，在断裂处添加张性微裂缝；当颗粒间剪切应力超过剪切强度极限时，...

【技术特征摘要】
1.一种基于离散元的砂砾岩水力压裂模拟方法，步骤如下：S1、生成岩石边界墙，根据粒径级配曲线在边界墙内生成颗粒，构建井眼，赋予颗粒离散元参数，进行初始平衡计算；S2、利用切割法将平衡后的颗粒划分为基质和砾石，并分别赋予不同的物性参数，将相邻颗粒进行胶结，生成离散元数值模型；S3、根据流体网络流动模型在离散元数值模型上添加渗流场；S4、设定最大和最小水平主应力，基于伺服系统在边界墙上施加围压；S5、设定井底流体以定常速度注入，进行数值模拟计算；并在模拟过程中实时监测胶结颗粒间的胶结状态，当颗粒间拉应力超过张性强度极限时，颗粒间胶结断裂，在断裂处添加张性微裂缝；当颗粒间剪切应力超过剪切强度极限时，颗粒间发生相对滑移，在滑移处添加剪切微裂缝，当裂缝贯穿模型时结束模拟，导出并保存模拟结果。2.根据权利要求1所述的基于离散元的砂砾岩水力压裂模拟方法，其特征在于，所述步骤S1中具体步骤如下：S11、确定计算域，并在计算域内生成边界墙；S12、根据Rosin-Rammler分布函数生成粒径级配曲线；S13、在计算域中心构建圆环，删除内部颗粒生成井眼，并确保井眼周围有足够多的颗粒以减弱几何非均质性的影响；S14、当平均不平衡力与平均接触力的比值小于10-6时，初始平衡计算结束。3.根据权利要求1所述的基于离散元的砂砾岩水力压裂模拟方法，其特征在于，所述步骤S2中具体步骤如下：S21、在边界墙范围内随机生成若干不同大小、形状和位置的多边形，将多边形包围的颗粒划分为砾石；S22、利用平行胶结模型将颗粒进行胶结，生成砂砾岩数值模拟模型；S23、在实验室内测定真实砂砾岩基质和砾石力学参数，并根据其对模拟所用离散元参数进行标定。4.根据权利要求1所述的基于离散元的砂砾岩水力压裂模拟方法...

【专利技术属性】
技术研发人员：张国栋，牛若冰，巣昆，李小婧，李佳欣，
申请(专利权)人：青岛科技大学，
类型：发明
国别省市：山东,37