[发明专利]一种裂缝性地层井壁裂缝扩展压力预测方法

权利要求书

1.一种裂缝性地层井壁裂缝扩展压力预测方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：将地层当成均质且非渗透的弹性材料，考虑远场地应力、井壁压力以及裂缝内流体压力的相互作用，建立井壁及裂缝周围岩石弹性变形的二维位移不连续方程，并给出初始与边界条件，具体为：当井壁诱导裂缝存在时，远场地应力和裂缝内的流体压力共同作用下井壁及裂缝周围岩石的弹性变形通过如下位移不连续方程表示：

式中：x＝(x，y)；t—时间，s；σ_n—作用于张开裂缝面的法向应力，在数值上等于裂缝内流体压力P_f，MPa；τ_s—作用于裂缝面的剪应力，张开裂缝的剪应力等于零，MPa；σ₁—远场地应力产生的法向应力分量，MPa；τ₁—远场地应力产生的剪应力分量，MPa；G_ij—格林函数，无因次量；E’—剪切模量，E’＝E/(1-υ²)，MPa；w—裂缝开度，m；v—裂缝剪切位移，m；

步骤二：将裂缝内流体的流动当成平板间的层流流动，流体的流动特性用动力粘度表征，假设注入流体为牛顿流体，且不考虑其压缩性，根据流体质量守恒，建立裂缝内流体流动的局部连续性方程；

步骤三：考虑闭合裂缝的摩擦特性，根据滑移弱化摩擦定律得到裂缝面间的摩擦系数，根据库伦摩擦定律得出裂缝面间的剪切强度，根据缝内流体压力和裂缝的剪胀特性得出闭合裂缝的导流能力；

步骤四：将建立的井壁及裂缝周围岩石弹性变形的二维位移不连续方程采用位移不连续方法进行数值求解，将建立的裂缝内流体流动的局部连续性方程采用有限差分法进行求解，最后给出井壁裂缝扩展压力流-固耦合数值模型整体求解方法；

步骤五：将地层地应力参数、岩石力学参数、裂缝几何参数、流体参数以及施工参数代入裂缝扩展压力流-固耦合数值模型，模拟恒流量注入条件下井壁压力的响应特征和裂缝扩展动态。

2.根据权利要求1所述的一种裂缝性地层井壁裂缝扩展压力预测方法，其特征在于：所述步骤一中，对于沿最大水平主应力方向分布的双翼裂缝，描述井壁和裂缝弹性变形的格林函数定义为：

G_xy＝G_yx＝0 (5)

式中：r₀—井眼半径，m；s—沿裂缝长度方向任意位置处分布位错的横坐标，m。

3.根据权利要求1所述的一种裂缝性地层井壁裂缝扩展压力预测方法，其特征在于：所述步骤一中，由于裂缝端口与井壁相连接，因此，裂缝端口的流体压力与井壁压力相等，即：

P_fi(0,t)＝P_w (6)

对于裂缝尖端，裂缝开度和剪切位移不连续均为零，即：

w(l_i)＝v(l_i)＝0 (7)。