支撑剂弹塑性嵌入过程分析方法、装置、设备及存储介质制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种支撑剂弹塑性嵌入过程分析方法、装置、设备及存储介质，涉及石油天然气开发技术领域。本发明专利技术实施例中，将支撑剂与页岩接触区域划分为弹性接触区、塑性强化区、强化极限区，并假设支撑剂与页岩在弹性接触区内的应力分布仍满足Hertz理论，在塑性强化区的应力分布于Hertz应力分布具有相同形式，但参数有所差异，并基于页岩强化参数，以全量理论为基础构建了单粒支撑剂弹塑性嵌入模型。本发明专利技术实施例提出的模型更符合支撑剂嵌入的力学机理，且该模型所有参数均可由页岩的力学试验获得，各个参数具有明确的物理意义，计算结果也具有较高的精度，具有较好的可行性和准确性。性。性。

【技术实现步骤摘要】
支撑剂弹塑性嵌入过程分析方法、装置、设备及存储介质


[0001]本专利技术实施例涉及石油天然气开发
，尤其涉及一种支撑剂弹塑性嵌入过程分析方法、装置、设备及存储介质。

技术介绍

[0002]在人工构建深层页岩气渗流通道时，必然面临着闭合压力高、页岩延塑性特性显著、支撑剂粒径小等一系列深部特征。由此，将会导致支撑剂与页岩壁面相互作用时，由中浅层的弹性嵌入行为逐渐向深部的弹塑性乃至全塑性嵌入行为转化；若将中浅层弹性嵌入深度模型直接应用于深部页岩气开发工程中，必然会低估支撑剂嵌入深度，过高估计裂缝导流能力；这对储层开发设计时支撑剂选型，以及后期生产营运管理均会带来不利影响。因此，针对深层原位环境下页岩塑性特征，探究支撑剂与页岩相互作用机理及其对裂缝渗流能力的影响规律，可为我国深层页岩气开发提供重要的理论支撑和技术保障。
[0003]由支撑剂充填形成的支撑型裂缝是油气资源渗流的主要通道，在闭合压力作用下，支撑剂颗粒嵌入页岩壁面导致裂缝宽度降低及支撑带孔隙结构演化是引起支撑型裂缝导流能力降低的主要因素之一。在以往的研究中，一般利用Hertz弹性接触理论对其嵌入深度进行系统分析，然而在深部油气资源开发中，支撑剂所受到的闭合应力增高，支撑剂必然由弹性嵌入向弹塑性嵌入演化，而当前对支撑剂弹塑性嵌入问题研究还相对较少。相关技术认为当接触应力达到屈服强度3倍后即发生全塑性嵌入，并通过插值法得到了支撑剂弹塑性嵌入深度近似解。尽管在其他领域(如球粒碰撞、落石冲击等)已有少量关于弹塑性侵入研究，但当前这些研究的理论来源于金属，且基本以Mises屈服准则为基础，几乎没有考虑页岩自身的力学特性，这必将难以准确获得支撑剂嵌入规律。
[0004]因此，目前亟需一种针对页岩的支撑剂弹塑性嵌入过程分析方法。

技术实现思路

[0005]本专利技术实施例提供一种支撑剂弹塑性嵌入过程分析方法、装置、设备及存储介质，以至少部分解决相关技术中存在的问题。
[0006]本专利技术实施例第一方面提供了一种支撑剂弹塑性嵌入过程分析方法，所述方法包括：
[0007]采用下述考虑页岩强化极限的弹塑性模型，分析页岩的支撑剂弹塑性嵌入过程：
[0008]当嵌入深度小于临界嵌入深度时(δ≤δ
y
)，
[0009][0010]当嵌入深度大于临界嵌入深度，但小于页岩极限强度深度时(δ
y
≤δ≤δ
pp
)，
[0011][0012]当嵌入深度大于页岩极限强度深度时(δ
pp
≤δ)，
[0013][0014]其中，
[0015]F表示接触力；R表示支撑剂颗粒的半径；δ表示嵌入深度，δ
y
表示临界嵌入深度；δ
pp
表示页岩极限强度深度，a表示页岩和支撑剂颗粒接触圆的半径，E
*
为综合弹性模量，v为泊松比；p
py
为材料的强度极限，p
mc
为岩石刚刚发生屈服时支撑剂颗粒与页岩接触中心点的接触压力，Y为D
‑
P屈服准则的材料常数。
[0016]可选地，所述页岩和支撑剂颗粒接触圆的半径a的计算公式为：
[0017][0018]可选地，所述嵌入深度δ的计算公式为：
[0019][0020][0021]其中，E1为支撑剂的弹性模量，E为岩石的弹性模量，ν1为支撑剂的泊松比；ν为岩石的泊松比。
[0022]可选地，所述方法还包括：
[0023]收集支撑剂嵌入页岩过程的基本参数，所述基本参数至少包括支撑剂半径R、支撑剂的弹性模量E1、页岩的弹性模量E、支撑剂的泊松比ν1、页岩的泊松比ν。
[0024]本专利技术实施例第二方面提供了一种支撑剂弹塑性嵌入过程分析装置，所述装置包括：
[0025]分析模块，用于采用下述考虑页岩强化极限的弹塑性模型，分析页岩的支撑剂弹塑性嵌入过程：
[0026]当嵌入深度小于临界嵌入深度时(δ≤δ
y
)，
[0027][0028]当嵌入深度大于临界嵌入深度，但小于页岩极限强度深度时(δ
y
≤δ≤δ
pp
)，
[0029][0030]当嵌入深度大于页岩极限强度深度时(δ
pp
≤δ)，
[0031][0032]其中，
[0033]F表示接触力；R表示支撑剂颗粒的半径；δ表示嵌入深度，δ
y
表示临界嵌入深度；δ
pp
表示页岩极限强度深度，a表示页岩和支撑剂颗粒接触圆的半径，E
*
为综合弹性模量，v为泊松比；p
py
为材料的强度极限，p
mc
为岩石刚刚发生屈服时支撑剂颗粒与页岩接触中心点的接触压力，Y为D
‑
P屈服准则的材料常数P
py
，C
v
。
[0034]可选地，所述页岩和支撑剂颗粒接触圆的半径a的计算公式为：
[0035][0036]可选地，所述嵌入深度δ的计算公式为：
[0037][0038][0039]其中，E1为支撑剂的弹性模量，E为岩石的弹性模量，ν1为支撑剂的泊松比；ν为岩石的泊松比。
[0040]可选地，所述装置还包括：
[0041]收集模块，用于收集支撑剂嵌入页岩过程的基本参数，所述基本参数至少包括支撑剂半径R、支撑剂的弹性模量E1、页岩的弹性模量E、支撑剂的泊松比ν1、页岩的泊松比ν。
[0042]本专利技术实施例第三方面提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行时实现如本专利技术第一方面所述的支撑剂弹塑性嵌入过程分析方法中的步骤。
[0043]本专利技术实施例第四方面提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如本专利技术第一方面所述的支撑剂弹塑性嵌入过程分析方法中的步骤。
[0044]本专利技术实施例中，将支撑剂与页岩接触区域划分为弹性接触区、塑性强化区、强化极限区，并假设支撑剂与页岩在弹性接触区内的应力分布仍满足Hertz理论，在塑性强化区的应力分布于Hertz应力分布具有相同形式，但参数有所差异，并基于页岩强化参数，以全量理论为基础构建了单粒支撑剂弹塑性嵌入模型，本专利技术实施例提出的支撑剂弹塑性嵌入过程分析方法可以准确反映支撑剂与页岩的弹塑性接触行为。
[0045]本专利技术实施例提出的模型更符合支撑剂嵌入的力学机理，且该模型所有参数均可由页岩的力学试验获得，各个参数具有明确的物理意义，计算结果也具有较高的精度，具有较好的可行性和准确性。
附图说明
[0046]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对本专利技术实施例的描述中所
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性的前提下，还可以本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.支撑剂弹塑性嵌入过程分析方法，其特征在于，所述方法包括：采用下述考虑页岩强化极限的弹塑性模型，分析页岩的支撑剂弹塑性嵌入过程：当嵌入深度小于临界嵌入深度时(δ≤δ
y
)，当嵌入深度大于临界嵌入深度，但小于页岩极限强度深度时(δ
y
≤δ≤δ
pp
)，当嵌入深度大于页岩极限强度深度时(δ
pp
≤δ)，其中，F表示接触力；R表示支撑剂颗粒的半径；δ表示嵌入深度，δ
y
表示临界嵌入深度；δ
pp
表示页岩极限强度深度，a表示页岩和支撑剂颗粒接触圆的半径，E
*
为综合弹性模量，v为泊松比；p
py
为材料的强度极限，p
mc
为岩石刚刚发生屈服时支撑剂颗粒与页岩接触中心点的接触压力，Y为D
‑
P屈服准则的材料常数。2.根据权利要求1所述的支撑剂弹塑性嵌入过程分析方法，其特征在于，所述页岩和支撑剂颗粒接触圆的半径a的计算公式为：3.根据权利要求1所述的支撑剂弹塑性嵌入过程分析方法，其特征在于，所述嵌入深度δ的计算公式为：δ的计算公式为：其中，E1为支撑剂的弹性模量，E为岩石的弹性模量，ν1为支撑剂的泊松比；ν为岩石的泊松比。4.根据权利要求1所述的支撑剂弹塑性嵌入过程分析方法，其特征在于，所述方法还包括：收集支撑剂嵌入页岩过程的基本参数，所述基本参数至少包括支撑剂半径R、支撑剂的弹性模量E1、岩石的弹性模量E、支撑剂的泊松比ν1、岩石的泊松比ν。5.支撑剂弹塑性嵌入过程分析装置，其特征在于，所述装置包括：分析模块，用于采用下述考虑页岩强化极限的弹塑性模型，分析页岩的支撑剂弹塑性
嵌入过程：当嵌入深度小于临界嵌入深度时(δ≤δ
y
)，当嵌入深...

【专利技术属性】
技术研发人员：何柏，谢凌志，任利，张瑶，
申请(专利权)人：四川大学，
类型：发明
国别省市：