[发明专利]一种预测裂缝性储层多级压裂裂缝形态的方法

权利要求书

1.一种预测裂缝性储层多级压裂裂缝形态的方法，其特征在于，包括以下步骤：根据PKN裂缝形态，建立多级压裂裂缝形态预测模型；对所述多级压裂裂缝形态预测模型进行求解，得到裂缝长度、裂缝条数和裂缝生长速率，从而获得多级压裂裂缝形态；

建立所述多级压裂裂缝形态预测模型时，设有如下假设：

(1)地层岩石为各向同性的连续弹塑体；

(2)地层岩石和流体均微可压缩，压缩系数为定值，忽略其随压力、温度的变化；

(3)裂缝形状为对称双翼椭球体裂缝；

(4)流体在裂缝中摩擦产生的热全部被被压裂液和地层吸收，且忽略其对温度环境的影响；

(5)不考虑滤失；

所述多级压裂裂缝形态预测模型包括：

裂缝内部流体的压力能：

式中：

E_p为裂缝内部流体的压力能，J；

n为射孔簇裂缝分支数目，无量纲；

p为裂缝内部平均流体压力，MPa；

V为裂缝体积，m³；

x为裂缝平均长度，m；

w为裂缝分支的平均宽度，m；

h为裂缝分支的平均高度，m；

流体流动的动能：

式中：

E_k为流体流动的动能，J；

ρ为带有支撑剂的液压流体在地层条件下的密度，kg/m³；

t为泵入时间，s；

岩石的弹性能：

式中：

E_c为岩石的弹性能，J；

α为裂缝尖端塑性压力系数，无量纲；

σ_h为最小水平应力，MPa；

岩石的表面能：

式中：

E_s为岩石的表面能，J；

e_s为裂缝每增加单位面积岩石流体所需耗费的体积功，J/m²；

流动摩擦产生的热能：

式中：

E_f为流动摩擦产生的热能，J；

f为范宁摩阻系数，无量纲；

能量守恒方程：

E_inj＝E_p+E_k+E_c+E_s+E_f (6)

N_inj＝p_injq_inj (7)

式中：

E_inj为地面压裂功率，KW；p_inj为地面泵压，MPa；q_inj为地面泵排量，m³/s；

物质守恒方程：

动作积分函数：

式中：

L为拉格朗日函数；

x'为x对t的全导数，即裂缝生长速率dx/dt。

2.根据权利要求1所述的预测裂缝性储层多级压裂裂缝形态的方法，其特征在于，所述多级压裂裂缝形态预测模型的求解结果如下：

根据所述裂缝长度、裂缝条数和裂缝生长速率，即可获得多级压裂裂缝形态。

3.根据权利要求2所述的预测裂缝性储层多级压裂裂缝形态的方法，其特征在于，无因次裂缝长X＝x/h。