[发明专利]一种基于裂缝连续体模型预测裂缝性储层应力演化的方法

权利要求书

1.一种基于裂缝连续体模型预测裂缝性储层应力演化的方法，其特征在于，包括以下步骤：

基于地质参数、施工参数、边界条件以及初始条件建立模拟的物理模型，确定基本参数；

基于所述基本参数以及裂缝连续体模型，建立天然裂缝随机分布模型，计算天然裂缝对应网格的渗透率；

基于弹性力学、有限元方法以及渗流理论，建立应力平衡方程以及连续方程，将所述渗透率代入所述应力平衡方程以及连续方程中；所述应力平衡方程、连续方程分别为：

式中：V为求解域；δε、δu分别为虚位移和虚应变，无量纲；T为转置；D_ep为弹塑性矩阵，MPa；为偏微分，无量纲；ε为应变，无量纲；t为生产的时间，d；m为向量，无量纲，m＝[1,1,1,0,0,0]^T；K_s为固体颗粒的压缩模量，MPa；p_f为孔隙流体压力，MPa；f为体力，MPa；F为面力，MPa；S为积分面积，m²；φ为储层的基质孔隙度，无量纲；c_f为流体的压缩系数，MPa^-1；α为Biot系数，无量纲；为偏微分算子，无量纲；k为初始渗透率分量，m²；μ_f为孔隙流体的粘度，mPa.s；ρ_f为流体的密度，kg/m³；g为重力加速矢量，m/s²；q_Γ为裂缝与基质之间的交换项；

基于有限元方法建立非平面水力裂缝，离散所述应力平衡方程与连续方程，得到应力平衡方程与连续方程的离散形式，计算不同生产年限下，储层应力的分布状态；所述应力平衡方程与连续方程的离散形式为：

其中：

K＝∫_VB^TD_epBdV (7)

式中：K、C、E、G均为待求矩阵；d为微分符号；t为生产的时间，d；表示单元节点的位移，m；表示单元节点的孔隙压力，MPa；F为面力，MPa；f为体力，MPa；为孔弹性变形矩阵；B、N_u、N_p均为形函数，无量纲；V为求解域；T为转置；D_ep为弹塑性矩阵，MPa；m为向量，无量纲，m＝[1,1,1,0,0,0]^T；K_s为固体颗粒的压缩模量，MPa；α为Biot系数，无量纲；φ为储层的基质孔隙度，无量纲；c_f为流体的压缩系数，MPa^-1；q_Γ为裂缝与基质之间的交换项；为偏微分算子，无量纲；μ_f为孔隙流体的粘度，mPa.s；ρ_f为流体的密度，kg/m³；g为重力加速矢量，m/s²。

2.根据权利要求1所述的基于裂缝连续体模型预测裂缝性储层应力演化的方法，其特征在于，所述地质参数、施工参数包括天然裂缝初始开度、基质初始渗透率、初始孔隙度、弹性模量、泊松比、井底压力。

3.根据权利要求1所述的基于裂缝连续体模型预测裂缝性储层应力演化的方法，其特征在于，所述裂缝连续体模型为基于天然裂缝特征参数，将天然裂缝渗透率转化为基质渗透率的模型，所述天然裂缝随机分布模型建立的具体过程为：根据所述基本参数，基于天然裂缝连续体模型，将天然裂缝嵌入基质中，最后等效为基质渗透率：

式中：

k_ij为天然渗透率张量，m²；

k_nf为天然裂缝初始渗透率，m²；

n₁、n₂、n₃分别为天然裂缝面的三个单位法向量，无量纲；

所述n₁、n₂、n₃的计算方法为：

式中：

为倾角，°；

ξ为逼近角，°；

所述天然裂缝初始渗透率k_nf的计算方法为：

式中：

δ为天然裂缝开度，m；

d为天然裂缝间距，m。