[发明专利]岩石微观裂缝扩展模拟方法、装置、设备及存储介质

说明书

本发明实施例提供了一种岩石微观裂缝扩展模拟方法、装置、设备及存储介质，其中，该方法包括：获取岩石样品的三维微观结构数据体；根据各加载阶段的二维岩石微观结构图像，计算岩石I型裂缝断裂韧性；通过模拟程序根据三维微观结构数据体和岩石I型裂缝断裂韧性，模拟不同破裂条件下的岩石微观裂缝扩展。该方案实现了基于同一岩石样品的岩石微观结构数据体和岩石I型裂缝断裂韧性来模拟不同破裂条件下的岩石微观裂缝扩展，间接地实现了同一岩石样品在不同破裂条件下的岩石微观裂缝扩展模拟中的重复性使用；可以确保不同破裂条件下的岩石微观裂缝扩展模拟中岩石样品的一致性，有利于提高实验结果准确性。

技术领域

本发明涉及石油与天然气开发技术领域，特别涉及一种岩石微观裂缝扩展模拟方法、装置、设备及存储介质。

背景技术

储层的压裂是油气藏有效开发的常用手段，特别对于致密储层，压裂产生的人工裂缝和缝网是油气的高效运移通道。在压裂施工设计工作中，准确认识压裂裂缝扩展规律是重要基础。不同破裂条件下岩石的裂缝扩展规律常常通过理论、实验和模拟手段来认识。理论压裂裂缝扩展模型可以对理想的均质岩石进行研究，但岩石的非均质性是影响裂缝扩展规律的重要因素，理论模型则无法达到此要求。实验方面宏观压裂实验是最常用的，但由于尺度影响，岩石裂缝扩展的机理无法通过宏观压裂实验研究。

近些年来，随着微观实验技术的进步，岩石微观裂缝扩展实验研究越来越多，通过加载装置与微观扫描成像装置的结合，可获得不同加载阶段的岩石二维或三维微观结构图像，可进行岩石微观裂缝扩展规律分析。其缺点是，每次裂缝扩展实验都需要对一个岩石样品进行原位加载扫描，例如，针对A破裂条件的裂缝扩展实验，需要对岩石样品A进行原位加载扫描，实验后，岩石样品A已破碎，岩石的破碎是不可逆的，不能再做其他破裂条件下的裂缝扩展实验，如需要做B破裂条件下的裂缝扩展实验，则需要采用岩石样品B进行原位加载扫描。因此，该实验方法中一个岩石样品是不可重复用于多个破裂条件下的裂缝扩展实验的，一块岩心样品只能进行一种破裂条件下的裂缝扩展实验。此外，在研究某一因素对岩石微观裂缝扩展规律时，常利用控制变量法，只研究该因素的变化对岩石微观裂缝扩展规律的影响，此时就要求实验中其余因素都保持一致，也就要求岩石样品的一致性，而该实验方法无法实现一个岩石样品重复用于多个微观裂缝扩展实验，且由于岩石的非均质性与各向异性，使得无法确保岩石样品的一致性，进而会影响实验结果的准确性。

除此之外，岩石微观裂缝扩展实验价格非常昂贵，经济成本太高。模拟研究多指基于微观扫描成像实验获得的二维或三维岩石微观结构图像，结合有限元手段进行可重复的岩石微观结构破裂模拟。其缺点是有限元进行破裂模拟时，其裂缝扩展准则中的参数裂缝断裂韧性为宏观力学参数，由于尺度效应的存在，宏观力学参数用在岩石微观裂缝扩展模拟上是不合适的，会影响模拟结果的准确性。

发明内容

本发明实施例提供了一种岩石微观裂缝扩展模拟方法，以解决现有技术中岩石微观裂缝扩展模拟存在不同破裂条件下的微观实验之间样品不可复用、准确性低、成本高的技术问题。该方法包括：

获取岩石样品的三维微观结构数据体；

获取所述岩石样品在各加载阶段的二维岩石微观结构图像；

根据各加载阶段的二维岩石微观结构图像，计算岩石I型裂缝断裂韧性；

通过模拟程序根据所述三维微观结构数据体和所述岩石I型裂缝断裂韧性，模拟不同破裂条件下的岩石微观裂缝扩展。

本发明实施例还提供了一种岩石微观裂缝扩展模拟装置，以解决现有技术中岩石微观裂缝扩展模拟存在不同破裂条件下的微观实验之间样品不可复用、准确性低、成本高的技术问题。该装置包括：

结构数据体获取模块，用于获取岩石样品的三维微观结构数据体；

结构图像获取模块，用于获取所述岩石样品在各加载阶段的二维岩石微观结构图像；