一种基于相场法的多孔粘弹性储层水力裂缝扩展模拟方法技术

本发明专利技术提供一种基于相场法的多孔粘弹性储层水力裂缝扩展模拟方法，包括以下步骤：

【技术实现步骤摘要】
一种基于相场法的多孔粘弹性储层水力裂缝扩展模拟方法


[0001]本专利技术属于粘弹性储层
(
岩盐
、
砂岩
、
富含粘土或有机质的页岩
)
开发
，特别是涉及一种基于相场法的多孔粘弹性储层水力裂缝扩展模拟方法
。

技术介绍

[0002]随着传统油气资源逐渐枯竭，非常规油气资源如页岩气
、
煤层气和致密砂岩气等成为重要的勘探方向
。
非常规油气资源具有分布广
、
储量大的特点，但开发难度较高，需要采用水平井
、
压裂等先进技术进行高效开发
。
水力压裂作为一种广泛应用于提高页岩气等低渗透非常规油气藏产量的手段，其能显著提高油气藏的渗透率，并带来了重要的经济效益
。
在现场调查和实验室实验中观察到页岩的蠕变行为和粘弹性特征，然而目前的水力压裂模拟模型大多基于孔隙弹性理论，其忽略了岩石的粘性变形，可能导致裂缝扩展形态与流体压力预测的不准确
。
>因此，深入研究粘弹本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种基于相场法的多孔粘弹性储层水力裂缝扩展模拟方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)
收集多孔粘弹性储层的地质和工程参数；
(2)
通过
Maxwell
‑
Wiechert
粘弹性模型，获取弹性和粘性应变；
(3)
建立应力平衡方程和流体平衡方程；
(4)
基于热力学一致框架建立水力裂缝扩展的相场方程；
(5)
将粘弹性储层中水力压裂裂缝延伸的控制方程写成余量的形式；
(6)
建立数值迭代计算方程组；
(7)
将步骤
(1)
和
(2)
获取的参数输入步骤
(6)
的迭代计算方程组，模拟多孔粘弹性储层水力裂缝扩展
。2.
根据权利要求1所述的一种基于相场法的多孔粘弹性储层水力裂缝扩展模拟方法，其特征在于步骤
(1)
所述的粘弹性储层的地质参数包括地应力参数
、
地层压力
、
岩石的孔隙度
、
岩石的渗透率
、
岩石的长期体积模量和剪切模量
、
第
i
个分支的体积和剪切松弛模量
、
第
i
个分支的弛豫时间
、
岩石的抗拉强度
、
岩石和流体的密度；工程参数包括：注入排量
、
注入时间
、
压裂液粘度
、
压裂液密度
。3.
根据权利要求1所述的一种基于相场法的多孔粘弹性储层水力裂缝扩展模拟方法，其特征在于步骤
(2)
所述的通过
Maxwell
‑
Wiechert
粘弹性模型，获取弹性和粘性应变，包括以下内容：线性各向同性粘弹性的基本遗传积分公式为：式中，符号表示未损坏的变量；
K(t)
和
μ
(t)
分别是松弛体积模量函数和剪切模量函数，采用
Prony
级数展开：级数展开：式中，
K
∞
和
G
∞
分别为长期体积模量和长期剪切模量；
K0和
G0分别为
t
＝0时刻的体积模量和剪切模量；
K
i
和
G
i
分别为第
i
分支的体积模量和剪切模量；
n
是指
Prony
级数的数目；表示第
i
个分支的松弛时间；本研究中第
i
个分支的体积模量和剪切模量的松弛时间相同，即其中和分别是体积和偏应变分支的第
i
个阻尼器的粘度；体积应力和偏应力可以写为：式中，和分别表示纯弹簧分支和第
i
个
Maxwell
单元分支中的体积应力；表示第
i
个
Maxwell
单元分支的弹性体积应变，也可以用应变速率表示，即和分别表示纯弹簧分支和第
i
个
Maxwell
单元分支中的偏应力；是第
i
个
Maxwell
单元分支中的弹性偏应变，也可以用应变速率表示，即粘性体积应变
α
i
表示为：粘性偏应变
a
i
可以写为：
4.
根据权利要求1所述的一种基于相场法的多孔粘弹性储层水力裂缝扩展模拟方法，其特征在于步骤
(3)
所述应力平衡方程和流体平衡方程，包括以下内容：忽略惯性力和体积力的情况下，宏观力平衡方程可以表示为：式中，表示梯度算子；
σ
表示损坏应力张量；在多孔粘弹性介质中，流体连续性方程可以写为：式中，
α
(c)
表示
Biot
’
s
系数，与相场值
c
相关；
tr(
ε
)
表示体积应变；
M(c)
表示
Biot
’
s
模量；
φ
表示孔隙度；
k
表示渗透率；
μ
f
表示压裂液粘度；式
(9)
中的参数可以定义为：
g(c)
＝
(1
‑
k)(1
‑
c)2+k
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(11)
φ
(c)
＝
φ0+(1
‑

【专利技术属性】
技术研发人员：杨兆中，易多，易良平，李小刚，杨长鑫，杜慧龙，刘建平，张丹，郑南鑫，
申请(专利权)人：西南石油大学，
类型：发明
国别省市：