[发明专利]一种深层油气藏水力裂缝扩展数值模拟的方法

权利要求书

1.一种深层油气藏水力裂缝扩展数值模拟的方法，其特征在于，包括以下步骤:

S1.获取天然裂缝分布信息，生成离散天然裂缝系统几何模型；

S2.确定所述水力裂缝扩展数值模拟的相关参数；

S3.建立深层油气藏水力裂缝扩展数学模型，基于所述深层油气藏水力裂缝扩展数学模型开展数值计算，得到数值模拟结果；

S4.根据所述数值模拟结果进行压裂效果分析。

2.根据权利要求1所述一种深层油气藏水力裂缝扩展数值模拟的方法，其特征在于：

所述S1包括：

根据深层油气藏的实际地质数据和现有地质模型数据，获取在水平面上的所述天然裂缝分布信息，包括裂缝的中心点、长度、倾角信息；

根据所述天然裂缝分布信息，建立所述离散天然裂缝系统几何模型；

若地层中不发育有天然裂缝，则此步骤省略。

3.根据权利要求1所述一种深层油气藏水力裂缝扩展数值模拟的方法，其特征在于：

S2所述相关参数包括：

岩石弹性力学参数，包括杨氏模量和泊松比；

岩石塑性力学参数，包括内摩擦角、膨胀角和粘聚力；

岩石断裂力学参数，包括抗拉强度和断裂能；

岩石天然裂缝性质，包括内聚力和摩擦角；

岩石物理参数，渗透率和孔隙度；

储层参数，储层厚度、孔隙压力和水平主应力；

压裂液参数，粘度、密度和注入速率。

4.根据权利要求1所述一种深层油气藏水力裂缝扩展数值模拟的方法，其特征在于：

所述S3包括：

S3.1.构建岩石非线性变形模型；

S3.2.构建流体流动模型；

S3.3.构建全局嵌入式内聚区模型；

S3.4.多物理场耦合求解。

5.根据权利要求4所述一种深层油气藏水力裂缝扩展数值模拟的方法，其特征在于：

所述构建岩石非线性变形模型包括构建应力平衡方程、几何方程和弹塑性本构方程；

所述岩石非线性变形，采用德鲁克-普拉格屈服准则和非相关联流动法则进行描述；

所述弹塑性本构方程，基于所述德鲁克-普拉格屈服准则和非相关联流动法则，根据增量塑性理论推导获得。

6.根据权利要求4所述一种深层油气藏水力裂缝扩展数值模拟的方法，其特征在于：

所述构建流体流动模型包括构建井筒内流体流动模型、裂缝内流体流动模型和基质内流体流动模型；

所述井筒内流体流动，被简化为一维流动，其流动规律符合基尔霍夫定律；

所述裂缝内流体流动，采用离散裂缝模型模拟，其流动规律符合立方定律；

所述基质内流体流动，采用达西定律进行描述。

7.根据权利要求4所述一种深层油气藏水力裂缝扩展数值模拟的方法，其特征在于：

所述构建全局嵌入式内聚区模型包括：构建基质单元、零厚度内聚力单元；

在所述基质单元的边界嵌入所述零厚度内聚力单元，构建所述全局嵌入式内聚区模型，实现水力裂缝的自由扩展模拟；

天然裂缝采用所述零厚度内聚力单元表征；

所述天然裂缝的所述零厚度内聚力单元，具有与基岩不同的强度和断裂能；

所述全局嵌入式内聚区模型，采用张力-位移本构关系表征裂缝的扩展过程；

所述张力-位移本构关系的表征过程为，随着裂缝界面张开量的增大,张力达到一个峰值,然后下降直至消失,所述裂缝界面完全分离，水力裂缝扩展。

8.根据权利要求4所述一种深层油气藏水力裂缝扩展数值模拟的方法，其特征在于：

所述多物理场耦合求解包括岩石变形计算、流体流动计算、流固耦合计算。