[发明专利]地应力变化预测方法和装置

权利要求书

1.一种地应力变化预测方法，其特征在于，包括：

提供工区的原始三维地应力分布数据；

接收预测时刻和生产数据；

基于所述生产数据，确定所述工区内的井点位置在所述预测时刻的地层孔隙流体压力；

基于所述地层孔隙流体压力和所述原始三维地应力分布数据，确定所述工区内的井点位置在所述预测时刻的地应力；

基于所述工区内的井点位置在所述预测时刻的地应力，确定所述工区内的井间位置在所述预测时刻的地应力，进而得到所述工区在所述预测时刻的三维地应力分布数据；

其中，所述原始三维地应力分布数据包括三维地应力分布模型，所述三维地应力分布模型包括原始地应力和空间位置的对应关系，所述三维地应力分布模型采用如下方式建立：

利用钻井、测井和三维地震资料，在小层划分对比和构造解释的基础上，建立地层的三维格架模型；在岩心样品静态岩石物理参数测试和动态岩石物理参数测试及其对比和校正的基础上，结合测井约束下的三维地震资料反演，利用三维地震资料计算岩石力学参数的三维分布，得到三维岩石物理参数模型；利用测井资料进行单井地应力计算和校正，进而以校正后的单井地应力计算结果作为约束，利用三维有限元数值模拟技术，计算地层的地应力三维展布规律；在三维格架模型的基础上，以测井地应力计算结果作为井点控制，以三维有限元数值模拟技术计算的三维地应力分布作为井间约束，采用确定性建模和随机建模相结合的方法，建立三维地应力分布模型。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述工区包括至少一个注水井和至少一个采油井；所述生产数据包括所述注水井的注水量以及所述采油井的产液量。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述确定所述工区内的井点位置在所述预测时刻的地层孔隙流体压力，包括：

使用如下公式计算所述工区内的井点位置在所述预测时刻的地层孔隙流体压力；

其中，

P为预测时刻的地层孔隙流体压力；P_w为井底流压；Q为注水井的注水量或采油井的产液量；μ为粘度；B为体积系数；K为地层有效渗透率；h为地层有效厚度；Ф为地层有效孔隙度；C为综合压缩系数；A为供给面积；Δt为预测时刻和注采时刻之间的时间间隔。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述确定所述工区内的井点位置在所述预测时刻的地应力，包括：

使用如下公式计算所述工区内的井点位置在所述预测时刻的地应力；

其中，

σ₁为井点位置在所述预测时刻的地应力；σ₀为原始地应力；P为预测时刻的地层孔隙流体压力；α为Biot系数；υ为泊松比；P₀为原始地层孔隙流体压力。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述确定所述工区内的井间位置在所述预测时刻的地应力，包括：

基于所述工区内的井点位置在所述预测时刻的地应力，以及流体与地应力之间的耦合模型，确定所述工区内的井间位置在所述预测时刻的地应力。

6.如权利要求5所述的方法，所述流体与地应力之间的耦合模型满足如下公式；

其中，

P为地层孔隙流体压力；E为弹性模量；k_ij为渗流系数；υ为泊松比；σ₂为井间位置在所述预测时刻的地应力。

7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述地应力包括垂向应力、水平最大主应力、水平最小主应力中的至少一个。

8.一种地应力变化预测装置，其特征在于，包括：

提供单元，用于提供工区的原始三维地应力分布数据；

接收单元，用于接收预测时刻和生产数据；

第一确定单元，用于基于所述生产数据，确定所述工区内的井点位置在所述预测时刻的地层孔隙流体压力；

第二确定单元，用于所述地层孔隙流体压力和所述原始三维地应力分布数据，确定所述工区内的井点位置在所述预测时刻的地应力；

第三确定单元，用于基于所述工区内的井点位置在所述预测时刻的地应力，确定所述工区内的井间位置在所述预测时刻的地应力，进而得到所述工区在所述预测时刻的三维地应力分布数据；

其中，所述原始三维地应力分布数据包括三维地应力分布模型，所述三维地应力分布模型包括原始地应力和空间位置的对应关系，所述三维地应力分布模型采用如下方式建立：

利用钻井、测井和三维地震资料，在小层划分对比和构造解释的基础上，建立地层的三维格架模型；在岩心样品静态岩石物理参数测试和动态岩石物理参数测试及其对比和校正的基础上，结合测井约束下的三维地震资料反演，利用三维地震资料计算岩石力学参数的三维分布，得到三维岩石物理参数模型；利用测井资料进行单井地应力计算和校正，进而以校正后的单井地应力计算结果作为约束，利用三维有限元数值模拟技术，计算地层的地应力三维展布规律；在三维格架模型的基础上，以测井地应力计算结果作为井点控制，以三维有限元数值模拟技术计算的三维地应力分布作为井间约束，采用确定性建模和随机建模相结合的方法，建立三维地应力分布模型。