【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种三维空间水力裂缝与天然裂缝相交扩展形态判断方法，属于油气藏开发的。
技术介绍
1、我国非常规油气资源储量丰富，但储层地质状况一般较差，与常规储层相比相对致密且伴有大量天然裂缝发育，必须通过水力压裂改造才能实现工业化开发。压裂时水力裂缝与天然裂缝相遇后水力裂缝的原有扩展轨迹可能发生变化，天然裂缝诱导活化程度越高，形成的压裂缝网越复杂，压裂后油气储层增长潜力越大，因此，准确高效实现水力裂缝与天然裂缝的交互模式判别对预测压裂裂缝形态和压裂改造效果至关重要。
2、对不同条件下水力裂缝于天然裂缝的交汇判别问题，国内外学者均进行了大量研究，目前的研究思路主要分为两类。第一类是通过建立解析数学模型实现快速的交互模式判别。renshaw和pollard基于断裂力学理论将裂纹尖端应力场和所受地应力场叠加建立了天然裂缝的受力模型，该模型认为水力裂缝与天然裂缝相交只有穿过和滑移两种情况，并且该模型只适用于天然裂缝与水力裂缝正交交汇的情况。gu在r&p准则的基础上将水力裂缝和天然裂缝相交模型推广到任意交叉角度，给出了不同相交角度下的判定准则，该准则虽然弥补了r&p准则的缺陷，但没有考虑中间主应力对裂缝交汇的影响，仅适用于直立的天然裂缝和水力裂缝相交的情况。上述数学模型解析均二维角度研究两竖直相交裂缝面的受力情况，仅考虑水力裂缝与天然裂缝夹角的影响，无法考虑天然裂缝倾角对水力裂缝与天然裂缝交汇扩展的影响。
3、第二类是通过数值方法模拟越天然裂缝后水力裂缝可能出现的扩展行为。nikam等使用有限元软
4、综上所述，目前大部分研究都集中在天然裂缝走向对于水力裂缝扩展的影响，对考虑天然裂缝产状的两裂缝交汇准则研究不充分。
技术实现思路
1、本专利技术要解决的技术问题是提供一种三维空间水力裂缝与天然裂缝相交扩展形态判断方法，该判断方法考虑了水力裂缝内流体压力，并模拟三维空间内水力裂缝与天然裂缝相交情况，可对不同产状天然裂缝与水力裂缝交汇状态进行准确预测。
2、为解决以上问题，本专利技术的具体技术方案如下：一种三维空间水力裂缝与天然裂缝相交扩展形态判断方法，包括以下步骤：
3、步骤一：根据实际情况获取基本参数，包括：水力裂缝与天然裂缝夹角水平最大主应力σh、水平最小主应力σh、垂向地应力σv、天然裂缝的倾角为α(0≤α≤90°)、天然裂缝与x-o-y平面交线与水平最小主应力σh的夹角β、岩石抗张强度t0、水力裂缝应力强度因子ki、天然裂缝壁面内摩擦系数μf、水力裂缝内流体压力p；
4、步骤二：天然裂缝面nf是一个倾斜的平面；地应力作用在天然裂缝面上的正应力σ地：
5、σ地＝σh cos2βsin2α+σh sin2βsin2α+σv cos2α (1)
6、步骤三：取平行于x-o-y面的一平面，水力裂缝hf沿地应力的水平最小主应力的垂直方向扩展；
7、在水力裂缝逼近天然裂缝时，根据叠加原理计算水力裂缝尖端m附近应力场：
8、
9、其中：σ地x＝σ地sinαcosβ
10、σnfy＝(σhsin2β+σhcos2β)cosβ
11、式中：σx和σy分别为m点在x方向和y方向的正应力，mpa；τxy为m点的剪切力，mpa；假定拉应力方向为正；σ地x为地应力在水力裂缝尖端x方向的分量，mpa；σnfy为地应力在天然裂缝面两侧y方向的分量，mpa；(r，θ)为以水力裂缝尖端为极点的极坐标；考虑天然裂缝倾角的影响，θ取空间上两裂缝面夹角度。
12、
13、步骤四：计算最大主应力并与岩石抗张强度比较，判断水力裂缝能否穿过天然裂缝；
14、
15、σ1＞t0 (5)
16、式中：σ1为最大主应力，mpa；t0为岩石抗张强度，mpa；
17、最大主应力符合公式5即σ1大于t0时，水力裂缝穿过天然裂缝；最大主应力σ1小于t0时，水力裂缝不能穿过天然裂缝；
18、步骤五：计算水力诱导产生的剪应力：
19、
20、式中：τ右为天然裂缝面右翼上的剪应力，mpa；τ左为天然裂缝面左翼上的剪应力，mpa；
21、步骤六：计算地应力在天然裂缝面产生的剪应力为：
22、
23、其中：λ为地应力在天然裂缝面产生的剪应力方向与天然裂缝面与x-o-y平面交线之间夹角(0≤λ＜360°)，度；
24、步骤七：计算总剪应力：
25、地应力产生的最大剪应力为τ地max；当τ地max方向与水力裂缝诱导产生的剪应力方向之间存在夹角时，则不能简单进行线性叠加，应分别计算总剪切力：
26、
27、式中：τ地hf1是与水力裂缝诱导产生的天然裂缝左翼方向剪应力对应的地应力分量，mpa；τ地hf2是与水力裂缝诱导产生的天然裂缝右翼方向剪应力对应的地应力分量，mpa；τβ地是天然裂缝受地应力产生的最大剪应力方向的总剪应力，mpa；τβ左天然裂缝左翼方向的总剪应力，mpa；τβ右天然裂缝右翼方向的总剪应力，mpa。
28、步骤八：计算总正应力：
29、总正应力由水力诱导正应力和步骤二所得地应力作用在天然裂缝面上的正应力σ地两部分组成：
30、水力裂缝在天然裂缝产生的诱导正应力：
31、
32、式中：σ右为天然裂缝面右翼上的正应力，mpa；σ左为天然裂缝面左翼上的正应力，mpa；
33、步骤九：判断天然裂缝是否发生滑移：
34、|τβ|＜s0-μf(σβ-p) (10)
35、式中：μf为天然裂缝壁面内摩擦系数，s0为天然裂缝内聚力，mpa，由于天然裂缝的渗流率大于基质渗透率，故考虑流体压力的影响，流体压力为p，mpa；
36、各方向内满足公式10则不发生滑移；天然裂缝的滑移可能为两种情况：天然裂缝沿地应力产生的最大剪应力ab方向滑移；地应力产生的最大剪应力ab方向和水力裂缝诱导的剪应力cd方向均发生滑移。
37、结合步骤四和步骤九，水力裂缝与天然裂缝交汇共有六种情况：一、水力裂缝直接穿过天然裂缝；二、水力裂缝穿过天然裂缝，且天然裂缝沿地应力产生的最大剪应力ab方向滑移；水力裂缝未穿过天然裂缝，天然裂缝沿地应力产生本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种三维空间水力裂缝与天然裂缝相交扩展形态判断方法，其特征在于包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的三维空间水力裂缝与天然裂缝相交扩展形态判断方法，其特征在于：
【技术特征摘要】
1.一种三维空间水力裂缝与天然裂缝相交扩展形态判断方法，其特征在于包括以下步骤：
<...【专利技术属性】
技术研发人员：李玉伟，杨砚茹，汤继周，丛子渊，郭鑫辉，许立，
申请(专利权)人：辽宁大学，
类型：发明
国别省市：
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