[发明专利]水平井压裂近井筒裂缝扭曲形态数值模拟方法

权利要求书

1.一种水平井压裂近井筒裂缝扭曲形态数值模拟方法，包括：

根据地层参数与施工参数，建立多层非均质地层模型；

根据流体渗流方程、岩石变形方程、裂缝扭曲准则与裂缝面流体流动方程，建立流固耦合数值方程；

根据所述流固耦合数值方程，在所述多层非均质地层模型内进行扩展有限元数值模拟，确定水平井压裂近井筒裂缝每一个时刻的扭曲形态；

其中，所述岩石变形方程为：

其中，σ_ij,e为ij平面的弹性应力，σ_ij,e0为ij平面的初始弹性应力，ε_ij,e为ij平面的弹性应变，Δ_ij表示在ij平面前一个参数的变化量，ε_kk,e为垂直于ij平面方向的弹性应变，G为弹性剪切模量，K为弹性体积模量，i、j代表i、j坐标方向，e表示弹性；

其中，所述流体渗流方程为：

其中，β和M为Biot系数，k为岩石渗透率，γ为孔隙流体比重，p'_kk为垂直于ij平面的孔隙压力张量，p'为孔隙压力张量，ε'_kk为垂直于ij平面方向应变张量；

其中，所述裂缝面流体流动方程为：

其中，v_t为裂缝顶面法向滤失速率，v_b为裂缝底面法向滤失速率，g_f为裂缝距，q为单位缝宽压裂液流体积；

其中，所述裂缝扭曲准则为裂缝扩展临界能量释放率准则。

2.根据权利要求1所述的水平井压裂近井筒裂缝扭曲形态数值模拟方法，其中，所述地层参数包括：初始地应力场、初始渗流场、初始孔隙度与裂缝面滤失系数、层理数量与层理厚度。

3.根据权利要求1所述的水平井压裂近井筒裂缝扭曲形态数值模拟方法，其中，所述施工参数包括施工流体排量与施工流体粘度。

4.根据权利要求1所述的水平井压裂近井筒裂缝扭曲形态数值模拟方法，其中，根据所述裂缝面流体流动方程，获得裂缝顶面法向滤失速率与裂缝底面法向滤失速率，进而建立流固耦合数值方程。

5.根据权利要求4所述的水平井压裂近井筒裂缝扭曲形态数值模拟方法，其中，所述裂缝顶面法向滤失速率为：

v_t＝l_t(p_f-p_t) (9)

其中，v_t为裂缝顶面法向滤失速率，l_t为滤失系数，p_t为裂缝顶面孔隙流体压力，p_f为压裂液压力；

所述裂缝底面法向滤失速率为：

v_b＝l_b(p_f-p_b) (10)

其中，v_b为裂缝底面法向滤失速率，l_b为滤失系数，p_b为裂缝底面孔隙流体压力，p_f为压裂液压力。

6.根据权利要求1所述的水平井压裂近井筒裂缝扭曲形态数值模拟方法，其中，所述裂缝扩展临界能量释放率准则为：

其中，G_S＝G_s+G_t，G_T＝G_n+G_S,为法向断裂临界应变能释放率；为两切向断裂临界能量释放率，B-K准则认为η为与材料本身特性有关的常数；G^C为复合型裂缝临界断裂能量释放率。