[发明专利]水力压裂过程中裂缝内压裂液的压力场获取方法及装置

权利要求书

1.一种水力压裂过程中裂缝内压裂液的压力场获取方法，其特征在于，包括：

获取求解区域地层的长宽、裂缝长度、地层参数、施工参数和流体压力参数；

根据所述求解区域地层的长宽、裂缝长度、地层参数、施工参数和所述流体压力参数中的初始流体压力，获取裂缝内的岩石位移场；

根据所述裂缝内的岩石位移场获取裂缝内的各个计算节点处的裂缝宽度；

根据所述裂缝内的各个计算节点处的裂缝宽度获取裂缝内的预估流体压力场；

根据裂缝内的所述预估流体压力场和所述流体压力参数判断所述预估流体压力场是否满足收敛条件，若所述预估流体压力场满足收敛条件，则所述预估流体压力场为所述水力压裂过程中裂缝内压裂液的压力场；

若所述预估流体压力场不满足收敛条件，用所述预估流体压力场替换所述流体压力参数中的初始流体压力，并执行步骤：获取求解区域地层的长宽、裂缝长度、地层参数、施工参数和流体压力参数，直到预估流体压力场满足收敛条件为止。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述求解区域地层的长宽、裂缝长度、地层参数、施工参数和所述流体压力参数中的初始流体压力，获取裂缝内的岩石位移场，包括：

根据所述地层参数获取水力压裂过程中的岩体控制方程和第一边界条件；

根据所述岩体控制方程和所述第一边界条件获取所述岩石位移场。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，根据所述地层参数获取水力压裂过程中的岩体控制方程，包括：

根据所述地层参数获取岩石平衡方程、岩石应变与位移方程和弹性体本构方程。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，根据所述岩体控制方程和所述第一边界条件获取所述岩石位移场，包括：

根据所述岩石平衡方程和所述第一边界条件获取岩石平衡方程的弱形式；

根据所述岩体控制方程获取裂缝内的不连续面位移的扩展有限元插值函数；

根据所述裂缝内的不连续面位移的扩展有限元插值函数，获取不连续岩体的应变表达式；

根据所述岩石平衡方程的弱形式，所述裂缝内的不连续面位移的扩展有限元插值函数和所述不连续岩体的应变表达式，获取所述岩石位移场。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述裂缝内的各个计算节点处的裂缝宽度获取裂缝内的预估流体压力场，包括：

根据所述施工参数、所述流体压力参数和所述裂缝长度获取流场控制方程和第二边界条件；

根据所述流场控制方程获取所述流场控制方程的等效积分弱形式；

根据所述流场控制方程的等效积分弱形式和所述第二边界条件获取裂缝内的各个计算节点处的裂缝宽度随时间的变化关系；

根据所述各个计算节点处的裂缝宽度随时间的变化关系和所述各个计算节点处的裂缝宽度，获取所述预估流体压力场。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，根据所述施工参数、所述流体压力参数和所述裂缝长度获取流场控制方程和第二边界条件，包括：

根据所述施工参数、所述流体压力参数和所述裂缝长度获取水力压裂过程中压裂液的体积流速方程和物质平衡方程；

根据所述体积流速方程和所述物质平衡方程，得到所述流场控制方程；

根据对角元素乘大数法，得到裂缝尖端处的流体压力；

根据所述裂缝尖端处的流体压力得到所述第二边界条件。

7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，根据所述流场控制方程的等效积分弱形式和所述第二边界条件获取裂缝内的各个计算节点处的裂缝宽度随时间的变化关系，包括：

对所述流场控制方程中的流体压力进行插值离散和有限元得到裂缝内的各个计算节点，和所述各个计算节点处的裂缝宽度随时间的变化关系。

8.根据权利要求1至7任意一项所述的方法，其特征在于，所述地层参数包括最小水平地应力、最大水平地应力、岩石弹性模量和岩石泊松比。