[发明专利]一种致密储层体积压裂缝网扩展模拟及表征方法

权利要求书

1.一种致密储层体积压裂缝网扩展模拟及表征方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、致密储层多裂缝应力干扰组合地应力场计算，利用位移不连续方法、力学机理分析和起裂与扩展准则，建立考虑多裂缝应力干扰的致密储层组合地应力场计算模型，在求解各新增裂缝微元的应力和几何参数的过程中，必须在每一时间步重新计算附加应力场，包括正应力和剪应力作用产生的叠加应力场，该附加应力场必须叠加在最后一个时间步长的应力场，以最终确定在全局坐标系XOY中新的组合应力场分布；

步骤二、致密储层体积压裂水平井缝网扩展模拟，针对体积压裂多裂缝扩展过程中存在应力干扰问题，建立压裂液在主、次裂缝内部流动压降分布模型，结合步骤一中建立的体积压裂裂缝扩展组合地应力场计算模型，形成致密储层体积压裂水平井缝网扩展理论模型，模拟致密储层水平井体积压裂缝网形成过程；

步骤三、复杂缝网多重孔隙空间结构描述及属性表征，综合分析不同因素对体积压裂缝网结构形态的影响，通过定义多个特征参数来表征裂缝网络结构形态及属性特征；

步骤一中所述的全局坐标系XOY中新的组合应力场分布表达式为：

σ_xx、σ_yy分别为组合应力场中x、y方向的正应力；τ_xy为组合应力场中的剪应力；分别为微元i在x、y方向的附加正应力；为微元i的附加剪应力；为微元j的不连续位移量和对微元i产生的剪应力弹性影响系数。

2.根据权利要求1所述的一种致密储层体积压裂缝网扩展模拟及表征方法，其特征在于，

所述的步骤一中新增裂缝微元的应力求解步骤如下：

(1)根据新增裂缝微元位置、方位，及原地应力场或上一时步地应力场，计算新增裂缝微元在局部坐标系下的正、剪应力；

(2)根据新增裂缝微元位置、方位，计算在局部坐标系下新增裂缝微元受到的附加正、剪应力；

(3)根据新增裂缝微元应力边界条件，建立线性方程组，求解得到多个裂缝微元的位移不连续量；

(4)根据裂缝微元位置及裂缝宽度，计算平面应变校正因子及应力弹性影响系数，得到整体坐标系下地层中任意位置附加应力场分布；

(5)在整体坐标系下，根据原地应力场或上一时步地应力场与附加应力场分布，计算该时步下地层中任意位置组合应力场。

3.根据权利要求1所述的一种致密储层体积压裂缝网扩展模拟及表征方法，其特征在于，所述的步骤三具体步骤为：

(1)通过四个特征参数来描述裂缝网络多重孔隙空间结构形态，四个特征参数分别为：改造区带长、改造区带宽、改造区面积、改造区平均裂缝宽度；

(2)分析致密储层地质因素及体积压裂施工参数对缝网形态及结构参数的影响规律，进而对裂缝扩展形态及模式进行总结分析；得到水平井裂缝网扩展形态；

(3)最后通过七个特征参数来综合表征体积压裂复杂缝网多重孔隙介质属性特征，七个特征参数分别为：缝网带长、缝网带宽、油藏改造体积、缝网导流能力、块度系数、窜流系数和弹性储容比。

4.根据权利要求2所述的一种致密储层体积压裂缝网扩展模拟及表征方法，其特征在于，整体坐标系下地层中任意位置附加应力场分布计算公式为：

式中：分别为微元i在x、y方向的附加正应力；为微元i的附加剪应力；分别为第j个微元上剪应力和正应力引起的剪切、张开不连续位移；校正因子d_ij为微元i与微元j中心的间距；h为裂缝高度；α、β为经验常数，取α＝1，β＝2.3；分别为微元j的剪切、张开不连续位移对微元i产生的平面剪应力弹性影响系数，为微元j的剪切、张开不连续位移对微元i产生的正应力弹性影响系数，为微元j的不连续位移量对微元i产生的剪应力弹性影响系数。

5.根据权利要求3所述的一种致密储层体积压裂缝网扩展模拟及表征方法，其特征在于，所述的建立考虑多裂缝应力干扰的致密储层水平井体积压裂缝内流体压降模型，天然裂缝缝内流体压降方程可分别表示为：

式中：dp₀为在无应力差情况下的初始压降；dp_NFy和dp_NFx分别为天然裂缝微元在Y和X方向上的压降；a和b分别为常数，取34和0.01；ψ为岩石脆性指数；

水力压裂裂缝缝内流体压降方程可分别表示为：

式中：dp_HFy和dp_HFx分别为水力裂缝微元在Y和X方向上的压降；dp_s为水力裂缝与天然裂缝初始压降差；

多段压裂水平井压裂裂缝扩展过程中，缝内流体压降方程可改写为与裂缝间距有关的函数形式：

式中：dp_HFy[i]和dp_HFx[i]为第i个水力裂缝微元在Y和X方向上的压降；D₀为应力阴影可被忽略的极限段间距；D_i,i+1为第i与i+1个水力裂缝之间的距离；N为压裂射孔数。