[发明专利]非常规天然气压裂开采中支撑剂运移模拟方法及系统在审

专利信息
申请号: 202310074112.0 申请日: 2023-02-07
公开(公告)号: CN116306344A 公开(公告)日: 2023-06-23
发明(设计)人: 周宗青;白松松;褚开维;刘聪;高成路;靳高汉;孙基伟;高天;刘雨函 申请(专利权)人: 山东大学
主分类号: G06F30/28 分类号: G06F30/28;G06F119/14
代理公司: 济南圣达知识产权代理有限公司 37221 代理人: 李圣梅
地址: 250061 山东*** 国省代码: 山东;37
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摘要:
搜索关键词: 常规 天然 气压 裂开 支撑 剂运移 模拟 方法 系统
【权利要求书】:

1.非常规天然气压裂开采中支撑剂运移模拟方法,其特征是,包括:

获取材料参数,包括支撑剂颗粒的材料参数、页岩气储层材料参数;

分别对支撑剂颗粒的材料参数及页岩气储层材料参数进行参数标定;

参数标定后,基于页岩气储层压裂后岩体、缝网的形态,建立页岩气储层压裂后的缝网结构离散元颗粒计算模型,沿所述计算模型的缝网建立计算流体动力学计算网格;

获取页岩气储层地应力数据与压裂液注入压力数据,基于获取的数据设置模型的边界条件;

进行支撑剂运移及支撑缝网作用的模拟。

2.如权利要求1所述的非常规天然气压裂开采中支撑剂运移模拟方法,其特征是,获取页岩气储层材料参数时,获取页岩气储层的岩样,通过室内试验,测定储层岩体的强度、弹性模量参数,作为模拟的固体域材料参数。

3.如权利要求1所述的非常规天然气压裂开采中支撑剂运移模拟方法,其特征是,对支撑剂颗粒的材料参数进行参数标定时,根据落料试验和滚筒试验所测得试样的静态、动态休止角,标定其颗粒间静摩擦系数和滚动摩擦系数。

4.如权利要求1所述的非常规天然气压裂开采中支撑剂运移模拟方法,其特征是,对页岩气储层材料参数进行参数标定时,根据单轴压缩、三轴压缩和巴西劈裂试验所测得的岩土体试样的弹性模量、泊松比、摩擦系数、抗压强度、抗拉强度,标定其平行粘结键的弹性模量、法向刚度、切向刚度、法向粘结强度、切向粘结强度,使模型在平行粘结键粘结作用下的强度指标与岩土体试样一致。

5.如权利要求1所述的非常规天然气压裂开采中支撑剂运移模拟方法,其特征是,基于获取的数据设置模型的边界条件,具体为:

根据页岩气储层的埋深情况、岩层的侧压力系数情况计算模型区域的地应力,将地应力均匀施加在模型的各个边界上;

基于选定的开采压力,在模型压裂液入口处设置相应流体压力。

6.如权利要求1所述的非常规天然气压裂开采中支撑剂运移模拟方法,其特征是,进行支撑剂运移及支撑缝网作用的模拟时,包括:

步骤1:计算流体域:采用N-S方程计算某时刻流体的流速、压力信息;

步骤2:计算模型中固体部分的模拟数据:边界上的地应力、压裂液在缝网边界上的压力以及支撑接颗粒的接触力;

步骤3:通过检索岩层固体DEM颗粒间平行粘结键的断裂,将断裂超过裂缝生成下限的区域视为新生成的裂缝区域,以此模拟压裂过程中缝网的扩展;

步骤4:基于压裂过程中不断扩展的缝网形态,更新流体计算网格,使其覆盖所有裂缝区域;

步骤5:步骤1-步骤4,直至模型整体达到平衡。

7.如权利要求1所述的非常规天然气压裂开采中支撑剂运移模拟方法,其特征是,模型整体达到平衡之后,统计支撑剂颗粒运移、沉积情况:

通过获取各计算时间的支撑剂颗粒的速度,将速度小于设定值的支撑剂颗粒视为沉积的支撑剂,大于设定值的支撑剂颗粒视为仍在随压裂液运移的支撑剂颗粒。

8.非常规天然气压裂开采中支撑剂运移模拟系统,其特征是,包括:

参数获取模块,被配置为:获取材料参数,包括支撑剂颗粒的材料参数、压裂液的材料参数、页岩气储层材料参数;

参数标定模块,被配置为:分别对支撑剂颗粒的材料参数及页岩气储层材料参数进行参数标定;

模型建立模块,被配置为:参数标定后,基于页岩气储层压裂后岩体、缝网的形态,建立页岩气储层压裂后的缝网结构离散元颗粒计算模型,沿所述计算模型的缝网建立计算流体动力学计算网格;

获取页岩气储层地应力数据与压裂液注入压力数据,基于获取的数据设置模型的边界条件;

模拟模块,被配置为:进行支撑剂运移及支撑缝网作用的模拟。

9.一种计算机装置,包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序,其特征是,所述处理器执行所述程序时实现上述权利要求1-7任一所述的方法的步骤。

10.一种计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,其特征是,该程序被处理器执行时执行上述权利要求1-7任一所述的方法的步骤。

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