[发明专利]多级压裂下天然裂缝滑移剪切页岩气水平井套管变形模拟方法及系统

权利要求书

1.多级压裂下天然裂缝滑移剪切页岩气水平井套管变形模拟方法，其特征在于，包括以下步骤：

建立有限元三维地层剪切滑移模型；

根据所述有限元三维地层剪切滑移模型选取套管参数，建立天然裂缝滑移剪切套管模型；

对所述天然裂缝滑移剪切套管模型进行有限元网格划分，代入裂缝角度、地层弹性模量、套管弹性模量或套管壁厚分别计算Mises应力，得到套管Mises应力曲线图；

所述代入裂缝角度、地层弹性模量、套管弹性模量或套管壁厚分别计算Mises应力，得到套管Mises应力曲线图步骤，具体包括：

代入裂缝角度计算套管变形时的Mises应力，得到套管Mises应力关于裂缝角度的变化曲线图；

代入不同区域、不同井地层弹性模量计算套管应力，得到套管Mises应力关于地层弹性模量的变化曲线图；

代入不同钢材制成套管的弹性模量计算套管应力，得到套管Mises应力关于套管钢材弹性模量的变化曲线图；

代入不同套管具有的不同套管壁厚计算套管应力，得到套管Mises应力关于套管壁厚的变化曲线图；

代入裂缝角度和滑移距离分别计算套管变形失效的内径，得到关于裂缝角度和滑移距离的套管变形失效的内径曲线图；

所述代入裂缝角度和滑移距离分别计算套管变形失效的内径，得到关于裂缝角度和滑移距离的套管变形失效的内径曲线图步骤，具体为：

代入不同地质井的多组天然裂缝角度和滑移量，计算不同角度下的天然裂缝的套管失效时内径，进而得到天然裂缝滑移致套管剪切变形失效时不同天然裂缝的滑移量。

2.如权利要求1所述的多级压裂下天然裂缝滑移剪切页岩气水平井套管变形模拟方法，其特征在于，所述根据所述有限元三维地层剪切滑移模型选取套管参数，建立天然裂缝滑移剪切套管模型步骤，具体包括：

定义管道-水泥环-地层结合面紧密无损坏，选取套管参数在地层中设置滑移面模拟天然裂缝的剪切效果；

模拟井筒穿过天然裂缝，改变地层与套管的参数，形成不同角度裂缝滑移导致桥塞遇阻的天然裂缝滑移剪切套管模型。

3.如权利要求1所述的多级压裂下天然裂缝滑移剪切页岩气水平井套管变形模拟方法，其特征在于，所述对所述天然裂缝滑移剪切套管模型进行有限元网格划分步骤，具体为：

对套管-水泥环-地层几何模型进行外疏内密六面体类型单元的网格划分，并分别设置套管、水泥环和地层的网格尺寸。

4.多级压裂下天然裂缝滑移剪切页岩气水平井套管变形模拟系统，其特征在于，包括以下模块：

第一构建模块，用于建立有限元三维地层剪切滑移模型；

第二构建模块，用于根据所述有限元三维地层剪切滑移模型选取套管参数，建立天然裂缝滑移剪切套管模型；

应力计算模块，用于对所述天然裂缝滑移剪切套管模型进行有限元网格划分，代入裂缝角度、地层弹性模量、套管弹性模量或套管壁厚分别计算Mises应力，得到套管Mises应力曲线图；

所述应力计算模块，还包括：

裂缝角度-应力计算模块，用于代入裂缝角度计算套管变形时的Mises应力，得到套管Mises应力关于裂缝角度的变化曲线图；

地层弹性模量-应力计算模块，用于代入不同区域、不同井地层弹性模量计算套管应力，得到套管Mises应力关于地层弹性模量的变化曲线图；

套管钢材弹性模量-应力计算模块，用于代入不同钢材制成套管的弹性模量计算套管应力，得到套管Mises应力关于套管钢材弹性模量的变化曲线图；

套管壁厚-应力计算模块，用于代入不同套管具有的不同套管壁厚计算套管应力，得到套管Mises应力关于套管壁厚的变化曲线图；

套管失效内径计算模块，用于代入裂缝角度和滑移距离分别计算套管变形失效的内径，得到关于裂缝角度和滑移距离的套管变形失效的内径曲线图；

所述套管失效内径计算模块，用于代入不同地质井多组天然裂缝角度和滑移量，计算不同角度下天然裂缝的套管失效时内径，得到天然裂缝滑移致套管剪切变形失效时不同天然裂缝的滑移量。