[发明专利]层理对水力裂缝穿层行为的影响规律研究方法

说明书

本发明涉及水力压裂技术领域，涉及一种层理对水力裂缝穿层行为的影响规律研究方法，其包括以下步骤：一、验证块体离散元在水力压裂中实施的可行性；二、对不同压裂液粘度和注液速率下的水力裂缝穿层行为进行模拟；三、结合控制机制分析压裂液粘度和注液速率对水力裂缝穿层行为的影响规律，分析水力裂缝穿层的力学机理；四、基于不同的控制机制，建立了同时考虑压裂液粘度和注液速率的水力裂缝穿层行为的综合评价标准。本发明对于层理发育地层的水力压裂工作具有一定的理论指导意义。

技术领域

本发明涉及水力压裂技术领域，具体地说，涉及一种层理对水力裂缝穿层行为的影响规律研究方法。

背景技术

页岩等沉积岩储层常伴有层理结构。层理面是层间的弱结构面，其力学强度低于基质。当水力裂缝遇到层理面时，层理会影响裂缝的扩展路径，根据其能否穿过层理，其扩展行为可分为穿过层理和被层理捕获两种。若水力裂缝直接穿过层理，则水力裂缝可以继续竖向扩展，水力裂缝的高度不受影响；若水力裂缝未能穿过层理，则水力裂缝的竖向扩展中止，裂缝高度受限。因此压裂改造范围和裂缝网络的形成与层理密切关联。层理地层的水力裂缝扩展研究中首先应该明确层理的作用。其中一个关键问题就是明确水力裂缝遇到层理后能否穿过层理，即水力裂缝的穿层能力。

目前，基于不同控制机制来研究水力裂缝的穿层能力的研究尚未见到报道。

发明内容

本发明的内容是提供一种层理对水力裂缝穿层行为的影响规律研究方法，其能够克服现有技术的某种或某些缺陷。

根据本发明的层理对水力裂缝穿层行为的影响规律研究方法，其包括以下步骤：

一、验证块体离散元在水力压裂中实施的可行性；

二、对不同压裂液粘度和注液速率下的水力裂缝穿层行为进行模拟；

三、结合控制机制分析压裂液粘度和注液速率对水力裂缝穿层行为的影响规律，分析水力裂缝穿层的力学机理；

四、基于不同的控制机制，建立了同时考虑压裂液粘度和注液速率的水力裂缝穿层行为的综合评价标准。

作为优选，验证块体离散元在水力压裂中实施的可行性的方法为：

1.1、建立数值模型；

1.2、在模型中预制水力裂缝，模拟裂缝的扩展；

1.3、基于粘性控制机制和韧性控制机制，分别计算不同时间段内裂缝最大宽度和裂缝半长的变化；

1.4、将数值计算得到的值与理论解进行对比，并计算偏差率error：

其中，A代表数值计算得到的值，B代表理论值；

1.5、根据偏差率来判断可行性。

作为优选，当控制机制的边界值时，裂缝的扩展属于粘性控制机制，此时能量耗散主要是由于粘性流体的流动；当控制机制的边界值时，裂缝扩展属于韧性控制机制，此时的能量耗散主要是由于岩石的断裂；在两者之间的则称之为过渡区域，此时的能量耗散由流体粘度和岩石断裂共同引起。

作为优选，粘性控制机制下，裂缝开度的解析解w_m(ρ,t)和裂缝半长的解析解R_m(t)如下式所示：

其中，μ'＝12μ；