[发明专利]一种模拟裂缝性储层中水力裂缝壁面不连续性行为的方法

权利要求书

1.一种模拟裂缝性储层中水力裂缝壁面不连续性行为的方法，其特征在于，包括以下步骤：

获取裂缝性储层的地质参数，结合天然裂缝长、宽、高的物理条件，基于裂缝连续体模型建立天然裂缝的物理模型，所述裂缝连续体模型为：

式中：k_ij为基质渗透率张量，m²；k_nf为天然裂缝渗透率，m²；

n₁、n₂、n₃的计算方法为：

式中：为倾角，°；ξ为逼近角，°；

所述天然裂缝渗透率k_nf的计算方法为：

式中：w_NF为天然裂缝开度，m；d为天然裂缝间距，m；

基于水力裂缝内流动方程、滤失方程、宽度方程以及物质平衡方程建立水力裂缝扩展计算方程，具体的通过将所述水力裂缝内流动方程、滤失方程、宽度方程代入所述物质平衡方程即可获得所述水力裂缝扩展计算方程，所述水力裂缝内流动方程、滤失方程、宽度方程代入以及物质平衡方程具体依次如下所示：

w_HF＝(u⁺-u^-)·n (6)

式中：为偏微分符号；p_HF为缝内压力，Pa；s为裂缝长度方向坐标，m；μ为流体粘度，mPa·s；h_f为水力裂缝高度，m；w_HF为水力裂缝开度，m；q为水力裂缝内流量，m³/s；q_L为压裂液滤失速度，m/s；S为压裂液滤失通过的面积，m²；f为滤失系数，1/m；p_p为储层孔隙压力，MPa；u⁺、u^-分别为水力裂缝左右两面上的位移，m；n为水力裂缝面上的单位法向量，无量纲；t为压裂的时间，min；

通过摩尔库伦定律建立天然裂缝破坏模型，所述天然裂缝破坏模型为：

p_NF≥σ_n+K_t (9)

w_NF＝a₀+a_NFT+a_NFS (10)

式中：σ_τ为天然裂缝壁面所受剪切应力，MPa；τ₀为天然裂缝内聚力，MPa；为基本摩擦角，°；σ_n为天然裂缝面上的正应力,MPa；p_NF为天然裂缝中流体压力，MPa；K_t为天然裂缝抗张强度，MPa；a₀为天然裂缝的初始开度，m；a_NFT为天然裂缝的张性开度，m；a_NFS为天然裂缝的剪切开度，m；

根据所述天然裂缝破坏模型得到天然裂缝开度，再根据所述天然裂缝开度计算得到天然裂缝渗透率，最后通过所述裂缝连续体模型将所述天然裂缝渗透率转化为多孔介质的渗透率；

将所述水力裂缝扩展计算方程通过裂缝扩展准则以及流体滤失与所述多孔介质的渗透率进行耦合，得到考虑天然裂缝影响的耦合天然裂缝的孔弹性模型，所述耦合天然裂缝的孔弹性模型为：

式中：为拉普拉斯算子；u为位移张量，m；T为矩阵的转置；λ为拉梅常数，MPa；Itr为积分符号；σ_i为应力张量，MPa；b为Biot有效系数，无量纲；p_i为初始孔隙压力，MPa；M为Biot模量，MPa；K_dr为排采过程中的体积模量，MPa；

通过所述耦合天然裂缝的孔弹性模型，即可得到水力裂缝壁面应力、位移分布情况，通过位移大小，分析水力裂缝壁面的偏移以及不连续性行为。

2.根据权利要求1所述的模拟裂缝性储层中水力裂缝壁面不连续性行为的方法，其特征在于，所述地质参数通过测井或压裂获得，具体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。

3.根据权利要求1所述的模拟裂缝性储层中水力裂缝壁面不连续性行为的方法，其特征在于，所述基本摩擦角在30°～40°范围内。