一种变形材料的杨氏弹性模量确定方法技术

本文提供了一种变形材料的杨氏弹性模量确定方法，包括：获取变形材料的材料特征因子以及极限参数；根据所述变形材料的所述极限参数得到边界加载曲线和边界加载曲线；将所述边界加载曲线上的任意一个设定值作为第一次压裂的加载曲线的终点，然后通过第一次压裂的加载曲线的终点反复迭代，得到任意一次压裂过程的加载曲线或卸载曲线，根据当前压裂次数的加载曲线或卸载曲线，得到当前压裂次数的所述变形材料的杨氏弹性模量，实现了获取脉冲式压裂过程中，任何一次压裂次数对应的杨氏弹性模量。量。量。

【技术实现步骤摘要】
一种变形材料的杨氏弹性模量确定方法


[0001]本专利技术涉及石油工程
，尤其是一种变形材料的杨氏弹性模量确定方法。

技术介绍

[0002]非常规油气资源的有效开发直接依赖于水力压裂效果。储层岩石以及支撑剂的杨氏弹性模量(Young's modulus，表征材料抵抗变形能力的物理量)对于水力压裂效果模拟预测至关重要。目前业界把脉冲式压裂(循环加/卸载)过程中材料的杨氏弹性模量视作常数，导致模拟预测误差较大，急剧增加了工艺风险。
[0003]现有技术中，技术人员可以通过试验测定多个正向应力以及正向应变对应的若干个弹性模量值。然而在实际的脉冲式压裂过程中应力应变可能是某一范围内的任意组合，因此通过实验测得的有限数量弹性模量值无法满足非常规油气资源的开采需求。

技术实现思路

[0004]针对现有技术的上述问题，本文的目的在于，提供一种变形材料的杨氏弹性模量确定方法，以解决现有技术中通过实验测得的有限数量弹性模量值无法满足非常规油气资源的开采需求的问题。
[0005]为了解决上述技术问题，本文的具体技术方案如下：
[0006]一方面，本文提供一种变形材料的杨氏弹性模量确定方法，包括：
[0007]获取变形材料的材料特征因子以及极限参数；
[0008]根据所述变形材料的所述极限参数得到边界加载曲线和边界卸载曲线；
[0009]根据当前压裂次数的加载曲线的终点，确定当前压裂次数的卸载曲线的终点；或，根据上一压裂次数的卸载曲线的终点，确定当前压裂次数的加载曲线的终点；其中，第一次压裂的加载曲线的终点为所述边界加载曲线上的任意一个设定值；
[0010]根据当前压裂次数的加载曲线的终点、当前压裂次数的卸载曲线的终点以及所述材料特征因子确定权重参数，根据权重参数、所述边界加载曲线和所述边界卸载曲线确定当前压裂次数的卸载曲线；或，根据上一压裂次数的卸载曲线的终点、当前压裂次数的加载曲线的终点以及所述材料特征因子确定权重参数，根据权重参数、所述边界加载曲线和所述边界卸载曲线确定当前压裂次数的加载曲线；
[0011]根据当前压裂次数的加载曲线或卸载曲线，得到当前压裂次数的所述变形材料的杨氏弹性模量。
[0012]作为本文的一个实施例，所述材料特征因子包括塑性应变因子、卸载耗能因子、增长因子和加载耗能因子；
[0013]所述极限参数包括破坏参数、临界弹性参数。
[0014]作为本文的一个实施例，所述根据当前压裂次数的加载曲线的终点，确定当前压裂次数的卸载曲线的终点，进一步包括：
[0015]根据公式：
[0016][0017]得到当前压裂次数的卸载曲线的终点的横坐标ε
U_1
，所述当前压裂次数的卸载曲线的终点的纵坐标为0；其中ε
L_1
为当前压裂次数的加载曲线的终点的横坐标，当前压裂次数的加载曲线的终点的纵坐标根据当前压裂次数的加载曲线的终点的横坐标ε
L_1
以及所述边界加载曲线确定得到；m为所述塑性应变因子，ε
U
为边界卸载曲线的终点的横坐标，ε
cr
为所述临界弹性参数的横坐标，ε
L
为所述破坏参数的横坐标；
[0018]所述边界卸载曲线根据所述变形材料的所述极限参数拟合得到。
[0019]作为本文的一个实施例，所述根据当前压裂次数的加载曲线的终点、当前压裂次数的卸载曲线的终点以及所述材料特征因子确定权重参数，根据权重参数、所述边界加载曲线和所述边界卸载曲线确定当前压裂次数的卸载曲线，进一步包括：
[0020]根据当前压裂次数的加载曲线的终点、当前压裂次数的卸载曲线的终点以及所述卸载耗能因子得到若干当前压裂次数的权重参数；
[0021]根据所述权重参数、所述边界加载曲线和所述边界卸载曲线确定若干当前压裂次数的卸载测试点；
[0022]根据当前压裂次数的加载曲线的终点、当前压裂次数的卸载曲线的终点以及若干当前压裂次数的卸载测试点拟合得到所述当前压裂次数的卸载曲线。
[0023]作为本文的一个实施例，所述根据所述权重参数、所述边界加载曲线和所述边界卸载曲线确定若干当前压裂次数的卸载测试点，进一步包括：
[0024]将所述权重参数f带入至公式：
[0025]σ
i
＝f
×
F(ε
i
)+(1
‑
f)
×
G(ε
i
)
[0026]计算得到若干当前压裂次数的卸载测试点σ
i
，其中ε
i
为所述当前压裂次数的加载曲线的终点的横坐标ε
L_1
与所述当前压裂次数的卸载曲线的终点的横坐标ε
U_1
之间的任意数值，F(ε)为所述边界加载曲线对应的函数；G(ε)为所述边界卸载曲线对应的函数。
[0027]作为本文的一个实施例，所述根据上一压裂次数的卸载曲线的终点，确定当前压裂次数的加载曲线的终点，进一步包括：
[0028]根据公式：
[0029]ε
L_2
＝ε
L_1
+γ(ε
L
‑
ε
L_1
)
[0030]得到当前压裂次数的加载曲线的终点的横坐标ε
L_2
，当前压裂次数的加载曲线的终点的纵坐标根据当前压裂次数的加载曲线的终点的横坐标ε
L_2
以及所述边界加载曲线确定得到；其中，ε
L_1
为上一压裂次数的卸载曲线的终点的横坐标，γ为所述增长因子，ε
L
为所述破坏参数的横坐标。
[0031]作为本文的一个实施例，所述根据上一压裂次数的卸载曲线的终点、当前压裂次数的加载曲线的终点以及所述材料特征因子确定权重参数，根据权重参数、所述边界加载曲线和所述边界卸载曲线确定当前压裂次数的加载曲线，进一步包括：
[0032]根据所述上一压裂次数的卸载曲线的卸载终点、所述当前压裂次数的加载曲线的终点以及所述加载耗能因子得到若干当前压裂次数的权重参数；
[0033]根据所述权重参数、所述边界加载曲线和所述边界卸载曲线确定若干当前压裂次
数的加载测试点；
[0034]根据所述上一压裂次数的卸载曲线的卸载终点、所述当前压裂次数的加载曲线的终点以及若干当前压裂次数的加载测试点拟合得到所述当前压裂次数的加载曲线。
[0035]作为本文的一个实施例，所述根据所述权重参数、所述边界加载曲线和所述边界卸载曲线确定若干当前压裂次数的加载测试点，进一步包括：
[0036]将所述权重参数f带入至公式：
[0037]σ
i
＝f
×
F(ε
i
)+(1
‑
f)
×
G(ε
i
)
[0038]计算得到若干当前压裂次数的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种变形材料的杨氏弹性模量确定方法，其特征在于，包括：获取变形材料的材料特征因子以及极限参数；根据所述变形材料的所述极限参数得到边界加载曲线和边界卸载曲线；根据当前压裂次数的加载曲线的终点，确定当前压裂次数的卸载曲线的终点；或，根据上一压裂次数的卸载曲线的终点，确定当前压裂次数的加载曲线的终点；其中，第一次压裂的加载曲线的终点为所述边界加载曲线上的任意一个设定值；根据当前压裂次数的加载曲线的终点、当前压裂次数的卸载曲线的终点以及所述材料特征因子确定权重参数，根据权重参数、所述边界加载曲线和所述边界卸载曲线确定当前压裂次数的卸载曲线；或，根据上一压裂次数的卸载曲线的终点、当前压裂次数的加载曲线的终点以及所述材料特征因子确定权重参数，根据权重参数、所述边界加载曲线和所述边界卸载曲线确定当前压裂次数的加载曲线；根据当前压裂次数的加载曲线或卸载曲线，得到当前压裂次数的所述变形材料的杨氏弹性模量。2.根据权利要求1所述的变形材料的杨氏弹性模量确定方法，其特征在于，所述材料特征因子包括塑性应变因子、卸载耗能因子、增长因子和加载耗能因子；所述极限参数包括破坏参数、临界弹性参数。3.根据权利要求2所述的变形材料的杨氏弹性模量确定方法，其特征在于，所述根据当前压裂次数的加载曲线的终点，确定当前压裂次数的卸载曲线的终点，进一步包括：根据公式：得到当前压裂次数的卸载曲线的终点的横坐标ε
U_1
，所述当前压裂次数的卸载曲线的终点的纵坐标为0；其中ε
L_1
为当前压裂次数的加载曲线的终点的横坐标，当前压裂次数的加载曲线的终点的纵坐标根据当前压裂次数的加载曲线的终点的横坐标ε
L_1
以及所述边界加载曲线确定得到；m为所述塑性应变因子，ε
U
为边界卸载曲线的终点的横坐标，ε
cr
为所述临界弹性参数的横坐标，ε
L
为所述破坏参数的横坐标；所述边界卸载曲线根据所述变形材料的所述极限参数拟合得到。4.根据权利要求3所述的变形材料的杨氏弹性模量确定方法，其特征在于，所述根据当前压裂次数的加载曲线的终点、当前压裂次数的卸载曲线的终点以及所述材料特征因子确定权重参数，根据权重参数、所述边界加载曲线和所述边界卸载曲线确定当前压裂次数的卸载曲线，进一步包括：根据当前压裂次数的加载曲线的终点、当前压裂次数的卸载曲线的终点以及所述卸载耗能因子得到若干当前压裂次数的权重参数；根据所述权重参数、所述边界加载曲线和所述边界卸载曲线确定若干当前压裂次数的卸载测试点；根据当前压裂次数的加载曲线的终点、当前压裂次数的卸载曲线的终点以及若干当前压裂次数的卸载测试点拟合得到所述当前压裂次数的卸载曲线。5.根据权利要求4所述的变形材料的杨氏弹性模量确定方法，其特征在于，所述根据所
述权重参数、所述边界加载曲线和所述边界卸载曲线确定若干当前压裂次数的卸载测试点，进一步包括：将所述权重参数带入至公式：σ
i
＝f
×
F(ε
i
)+(1
‑
f)
×
G(ε
i
)计算得到若干当前压裂次数的卸载测试点σ
i
，其中f为所述权重参数，ε
i
为所述当前压裂次数的加载曲线的终点的横坐标ε
L_1
与所述当前压裂次数的卸载曲线的终点的横坐标ε
U_1
之间的任意数值，F(ε
i
)为所...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵传峰，朱恩泽，
申请(专利权)人：中国石油大学北京，
类型：发明
国别省市：