【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及裂缝诊断及储层改造，尤其涉及一种基于直井光纤应变的裂缝高度和倾斜度解释方法及系统。
技术介绍
1、非常规储层的开发主要得益于3个方面突破，即平台水平井“工厂化”作业模式、水平井分段改造技术进步和微地震裂缝监测技术；目前，我国水平井分段压裂技术应用增长迅速，已成为页岩气、页岩油和致密油等非常规储层增储上产的利器。深入了解非常规储层水平井水力压裂裂缝的几何形态和延伸情况有助于改善油气藏压裂增产作业效果，改善油气井产能并提高油气采收率。作业公司需要使用有效的方法来确定所实施的水力压裂作业在提高油气井产量和优化油气田开发等方面究竟起到了多大作用，为此，无论是页岩油气还是致密油气的压裂改造，作业公司都需要获取水平井水力压裂裂缝几何形态、复杂性及其方位等诸多信息，裂缝监测及诊断是客观评价水力压裂效果的有效手段，储层改造关键技术优化升级需要裂缝精细解释作为支撑。但非常规储层压裂裂缝扩展认识不清，尤其是水平井压裂裂缝高度监测和评估尚缺乏成熟的技术手段，制约了储层改造技术的进一步发展和水平井箱体位置优化，需要对水平井压裂裂缝高度监测和评估方法开展攻关研究。
技术实现思路
1、本专利技术目的在于提供一种基于直井光纤应变的裂缝高度和倾斜度解释方法及系统，有效扩展了储层改造裂缝诊断技术的进一步发展，为水力压裂裂缝参数分析提供新技术新方法。
2、为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
3、一方面，提供了一种基于直井光纤应变的裂缝高度和倾斜度解释方法，所述方法包括如
4、构建监测井光纤轴向位移与横向位移关系的计算模型，并构建平面应变解析模型；
5、基于所述平面应变解析模型，绘制不同倾斜度条件下所述监测井光纤轴向位移与横向位移的曲线图及其梯度曲线图；
6、实时记录所述监测井中光纤轴向位移，确定水力压裂裂缝延伸至所述监测井的最近距离的最近时刻；
7、基于所述最近时刻和所述光纤轴向位移与横向位移曲线图及其梯度曲线图，实时分析裂缝高度和倾斜度变化。
8、进一步地，所述的构建监测井光纤轴向位移与横向位移关系的计算模型，并构建平面应变解析模型，包括：
9、基于光纤微单元[z，z+△z]内横向位移，计算变形后光纤微单元长度；
10、基于所述变形后光纤微单元长度，计算光纤微单元[z，z+△z]内的光纤轴向应变；
11、基于所述光纤轴向应变，构建监测井光纤轴向位移与横向位移关系的计算模型；
12、基于所述计算模型，构建平面应变解析模型。
13、进一步地，所述变形后光纤微单元长度的表达式为：
14、
15、式中，l表示变形后光纤微单元长度，单位为m；z表示光纤轴向坐标，单位为m；△z表示微单元长度，单位为m；ux表示光纤横向位移，单位为m；ux(z)表示光纤轴向坐标为z时的光纤横向位移，单位为m。
16、进一步地，所述光纤轴向应变的表达式为：
17、
18、将公式(2)中取极限△z→0，得到光纤轴向应变与横向位移的关系式如下：
19、
20、将公式(3)转换可以得到基于光纤轴向位移计算横向位移梯度的公式如下：
21、
22、式(2)-(4)中，ε表示△z→0时光纤轴向应变，无因次；εe表示光纤轴向应变，无因次；l表示变形后光纤微单元长度，单位为m；z表示光纤轴向坐标，单位为m；△z表示微单元长度，单位为m；ux表示光纤横向位移，单位为m；ux(z)表示光纤轴向坐标为z时的光纤横向位移，单位为m。
23、进一步地，所述计算模型的表达式为：
24、
25、式中：ux表示横向位移，单位为m；uz表示轴向位移，单位为m；p为裂缝内净压力，单位为mpa；v为岩石泊松比，无因次；e为杨氏模量，单位为mpa；r表示光纤测点与裂缝中心点的距离，单位为m；r1表示光纤测点与裂缝上端点的距离，单位为m；r2表示光纤测点与裂缝下端点的距离，单位为m；θ表示r所在直线与裂缝夹角，rad；θ1表示光r1所在直线与裂缝夹角，rad；θ2表示r2所在直线与裂缝夹角，rad。
26、进一步地，所述平面应变解析模型的表达式为：
27、
28、式中：表示轴向位移梯度，无因次；表示横向位移梯度，无因次；ux表示横向位移，单位为m；uz表示轴向位移，单位为m；△z表示微单元长度，单位为m；z表示光纤轴向坐标，单位为m；ux(z)表示光纤轴向坐标为z时的光纤横向位移，单位为m；uz(z)表示光纤轴向坐标为z时的光纤轴向位移，m。
29、进一步地，所述的实时记录所述监测井中光纤轴向位移，确定水力压裂裂缝延伸至所述监测井的最近距离的最近时刻，包括：
30、实时记录所述监测井中光纤轴向位移，计算光纤轴向应变；
31、基于所述光纤轴向应变，绘制所述监测井光纤轴向应变瀑布图和位移瀑布图；
32、基于所述光纤轴向应变瀑布图和位移瀑布图，确定水力压裂裂缝延伸至所述监测井的最近距离的最近时刻。
33、另一方面，本专利技术还提供了一种基于直井光纤应变的裂缝高度和倾斜度解释系统，所述系统包括：构建单元、绘制单元、确定单元和分析单元；其中，
34、构建单元，用于构建监测井光纤轴向位移与横向位移关系的计算模型，并构建平面应变解析模型；
35、绘制单元，用于基于所述平面应变解析模型，绘制不同倾斜度条件下所述监测井光纤轴向位移与横向位移的曲线图及其梯度曲线图；
36、确定单元，用于对所述监测井进行监测，确定水力压裂裂缝延伸至所述监测井的最近距离的最近时刻；
37、分析单元，用于基于所述最近时刻和所述光纤轴向位移与横向位移曲线图及其梯度曲线图，实时分析裂缝高度和倾斜度变化。
38、进一步地，所述构建单元包括第一计算模块、第二计算模块、第一构建模块和第二构建模块；其中，
39、第一计算模块，用于基于光纤微单元[z，z+△z]内横向位移，计算变形后光纤微单元长度；
40、第二计算模块，用于基于所述变形后光纤微单元长度，计算光纤微单元[z，z+△z]内的光纤轴向应变；
41、第一构建模块，用于基于所述光纤轴向应变，构建监测井光纤轴向位移与横向位移关系的计算模型；
42、第二构建模块，用于基于所述计算模型，构建平面应变解析模型。
43、进一步地，所述确定单元包括第三计算模块、绘制模块和确定模块；其中，
44、第三计算模块，用于实时记录所述监测井中光纤轴向位移，计算光纤轴向应变；
45、绘制模块，用于基于所述光纤轴向应变，绘制所述监测井光纤轴向应变瀑布图和位移瀑布图；
46、确定模块，用于基于所述光纤轴向应变瀑布图和位移瀑布图，确定水力压裂裂缝延伸至所述监测井的最近距离的最近时刻。
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【技术保护点】
1.一种基于直井光纤应变的裂缝高度和倾斜度解释方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于直井光纤应变的裂缝高度和倾斜度解释方法，其特征在于，所述的构建监测井光纤轴向位移与横向位移关系的计算模型，并构建平面应变解析模型，包括：
3.根据权利要求2所述的一种基于直井光纤应变的裂缝高度和倾斜度解释方法，其特征在于，所述变形后光纤微单元长度的表达式为：
4.根据权利要求2所述的一种基于直井光纤应变的裂缝高度和倾斜度解释方法，其特征在于，所述光纤轴向应变的表达式为：
5.根据权利要求1或2所述的一种基于直井光纤应变的裂缝高度和倾斜度解释方法，其特征在于，所述计算模型的表达式为：
6.根据权利要求1所述的一种基于直井光纤应变的裂缝高度和倾斜度解释方法，其特征在于，所述平面应变解析模型的表达式为：
7.根据权利要求1所述的一种基于直井光纤应变的裂缝高度和倾斜度解释方法，其特征在于，所述的实时记录所述监测井中光纤轴向位移，确定水力压裂裂缝延伸至所述监测井的最近距离的最近时刻，包括：
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