[发明专利]一种页岩地层天然裂缝剪切滑移量的计算方法有效

专利信息
申请号: 201610806787.X 申请日: 2016-09-07
公开(公告)号: CN106295235B 公开(公告)日: 2018-10-30
发明(设计)人: 卢聪;郭建春;许鑫 申请(专利权)人: 西南石油大学
主分类号: G06F19/00 分类号: G06F19/00;E21B49/00
代理公司: 成都金英专利代理事务所(普通合伙) 51218 代理人: 袁英
地址: 610500 四*** 国省代码: 四川;51
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摘要: 发明公开了一种页岩地层天然裂缝剪切滑移量的计算方法,依次包括以下步骤:(A)计算天然裂缝所受的正应力σn和剪应力τ;(B)基于裂缝中流体的压力以及步骤(A)的计算结果,判断天然裂缝的开启方式;(C)将缝长为a的天然裂缝划分为长度相等的N个单元体,每个单元体长度为(D)基于步骤(B)的判断结果和步骤(C)的单元体划分方式,采用位移不连续方法计算天然裂缝的剪切滑移量。本发明根据天然裂缝的基础参数以及其受力状态判断天然裂缝的开启方式,在给定的天然裂缝长度、角度、摩擦系数以及页岩地层岩石力学参数的前提下,采用位移不连续方法计算天然裂缝的剪切滑移量,原理可靠,操作简单,为页岩地层水力压裂施工参数优化提供了重要的指导依据。
搜索关键词: 一种 页岩 地层 天然 裂缝 剪切 滑移 计算方法
【主权项】:
1.一种页岩地层天然裂缝剪切滑移量的计算方法,依次包括以下步骤:(A)计算天然裂缝壁面所受的正应力σn和剪应力τ;(B)基于裂缝内流体压力以及步骤(A)的计算结果,判断天然裂缝的开启方式:时,天然裂缝法向张开;时,天然裂缝剪切破坏;其中:σn—天然裂缝壁面所受的正应力,MPa,P—裂缝内流体压力,MPa,τ0—岩石内聚力,MPa,Kf—裂缝面的摩擦系数,无因次,τ—裂缝所受的剪应力,MPa;(C)将天然裂缝长度为a的天然裂缝划分为长度相等的N个单元体,每个单元体长度为(D)基于步骤(B)的判断结果和步骤(C)的单元体划分方式,采用位移不连续方法计算天然裂缝的剪切滑移量:当天然裂缝法向张开时,任意一个单元体i所受应力与其剪切滑移量满足以下方程:其中i=1,2,3…N;j=1,2,3…N当天然裂缝剪切破坏时,任意一个单元体i所受应力与其剪切滑移量满足以下方程:其中i=1,2,3…N;j=1,2,3…N其中,为应力边界影响系数,其表达式为:式中:σn—天然裂缝壁面所受的正应力,MPa,P—裂缝内流体压力,MPa,τ—裂缝所受的剪应力,MPa,—单元体i所受的正应力,MPa,—单元体i所受的剪应力,MPa,—第j个单元体的法向位移量,m,—第j个单元体的剪切滑移量,m,Din—第i个单元体的法向位移量,m,N—单元体的个数,G—岩石的剪切应变模量,MPa,E—岩石的杨氏模量,MPa,μ—泊松比,无因次,a—天然裂缝长度,m,i—第i个单元体,j—第j个单元体;联立求解N个单元体的应力—滑移量方程组,即可得到每个单元体的剪切滑移量,最终得出天然裂缝的剪切滑移量。
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