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专利号: 2018115176550
申请人: 长江大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 土层或岩石的钻进;采矿
更新日期:2024-02-28
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种确定页岩气藏水平井重复压裂前现地应力场的方法,其特征在于,包括:获取水平井多段簇主裂缝干扰应力场,根据岩石力学动态参数及静态参数,确定原始地应力场,根据页岩气藏水平井生产规律,确定孔隙压力降干扰应力场;

将所述水平井多段簇主裂缝干扰应力场、原始地应力场及孔隙压力降干扰应力场进行叠加,获取现地应力场分布;

所述获取水平井多段簇主裂缝干扰应力场,包括:

采用每段裂缝的缝内净压力的加权平均值作为缝内净压力值,结合二维裂缝干扰应力场计算方法,获取水平井多段簇主裂缝干扰应力场;

所述将所述水平井多段簇主裂缝干扰应力场、原始地应力场及孔隙压力降干扰应力场进行叠加,获取现地应力场分布,包括:其中, 为深度H处的垂向应力;g为重力加速度; 和 分别为最大、最小水平主应力; 和 分别为现地应力场的最大、最小水平主应力; 和 分别为第i段裂缝在x,y方向上的干扰应力; 为静态泊松比; 为Biot系数; 为孔隙压力降低值; 为静态岩体密度;

所述二维裂缝干扰应力场计算方法,包括:

(2)

(3)

(4)

其中, 、 及 分别为x,y,z方向上的干扰应力;pn为裂缝壁面上净压力;r为裂缝中心距离二维空间中干扰应力场研究目标点的距离;r1为裂缝底部距离二维空间中干扰应力场研究目标点的距离;r2为裂缝顶部距离二维空间中干扰应力场研究目标点的距离; 为二维空间中干扰应力场研究目标点偏离裂缝中心的角度; 为二维空间中干扰应力场研究目标点偏离裂缝底部的角度; 为二维空间中干扰应力场研究目标点偏离裂缝顶部的角度;c为缝高的一半; 为静态泊松比;

所述采用每段裂缝的缝内净压力的加权平均值作为缝内净压力值,包括:(6)

Li=i*Lf/n

其中,pn0为最大缝宽处裂缝壁面上净压力;Li为距离井筒的裂缝长度; 为裂缝内净压力分布指数;G为岩石剪切模量; 为缝长对应的缝宽;Lf为等效缝长;n为缝长分割段数;

为静态泊松比;pni为第i段裂缝的缝内净压力;pn为裂缝壁面上净压力;Es为静态杨氏模量;

其中,将给定的等效缝长Lf分割成n等份,当i=0,1,2,3,…,n时,缝长Li=i*Lf/n;给定等效主裂缝最大缝宽值,由式(5‑2)和(5‑3)计算i=0时的缝内净压力,此时缝长L0=0;由式(5‑

1)计算i=1,2,3,…,n时的缝内净压力pn,i;将计算的每一等份i=0,1,2,3,…,n时所对应的缝内净压力pn,i进行加权平均得到缝内净压力pn,计算公式为式(6),将计算的缝内净压力pn代入(2)式,联立(3)式和(4)式求得多段簇裂缝应力干扰应力场。

2.根据权利要求1所述的确定页岩气藏水平井重复压裂前现地应力场的方法,其特征在于,所述根据岩石力学动态参数及静态参数,确定原始地应力场,包括:其中, 为深度H处的垂向应力; 为随深度变化的上覆岩体密度;H为压裂层位深度;g为重力加速度; 和 分别为最大、最小水平主应力; 为岩石静态泊松比;

和 分别为最大、最小水平地应力方向的构造应力系数; 为Biot系数; 为孔隙压力。

3.根据权利要求2所述的确定页岩气藏水平井重复压裂前现地应力场的方法,其特征在于,所述根据页岩气藏水平井生产规律,确定孔隙压力降干扰应力场,包括:其中,Pe为原始地层压力;Pwf为井底流压;A和B为二项式产能方程系数;q为产量;qn为归一化拟产量;Gp为累积产气量;t为物质平衡时间;Zi为原始地层孔隙压力下的天然气偏差系数,采用Dranchuk‑Abu‑Kassem方法获取;Z为当前地层孔隙压力下的天然气偏差系数;G为原始地质储量; 为孔隙压力降低值;P为当前底层压力。

4.一种确定页岩气藏水平井重复压裂前现地应力场的装置,其特征在于,包括:初始应力场获取模块,用于获取水平井多段簇主裂缝干扰应力场,根据岩石力学动态参数及静态参数,确定原始地应力场,根据页岩气藏水平井生产规律,确定孔隙压力降干扰应力场;

现地应力场获取模块,用于将所述水平井多段簇主裂缝干扰应力场、原始地应力场及孔隙压力降干扰应力场进行叠加,获取现地应力场分布;

所述获取水平井多段簇主裂缝干扰应力场,包括:

采用每段裂缝的缝内净压力的加权平均值作为缝内净压力值,结合二维裂缝干扰应力场计算方法,获取水平井多段簇主裂缝干扰应力场;

所述将所述水平井多段簇主裂缝干扰应力场、原始地应力场及孔隙压力降干扰应力场进行叠加,获取现地应力场分布,包括:其中, 为深度H处的垂向应力;g为重力加速度; 和 分别为最大、最小水平主应力; 和 分别为现地应力场的最大、最小水平主应力; 和 分别为第i段裂缝在x,y方向上的干扰应力; 为静态泊松比; 为Biot系数; 为孔隙压力降低值; 为静态岩体密度;

所述二维裂缝干扰应力场计算方法,包括:

(2)

(3)

(4)

其中, 、 及 分别为x,y,z方向上的干扰应力;pn为裂缝壁面上净压力;r为裂缝中心距离二维空间中干扰应力场研究目标点的距离;r1为裂缝底部距离二维空间中干扰应力场研究目标点的距离;r2为裂缝顶部距离二维空间中干扰应力场研究目标点的距离; 为二维空间中干扰应力场研究目标点偏离裂缝中心的角度; 为二维空间中干扰应力场研究目标点偏离裂缝底部的角度; 为二维空间中干扰应力场研究目标点偏离裂缝顶部的角度;c为缝高的一半; 为静态泊松比;

所述采用每段裂缝的缝内净压力的加权平均值作为缝内净压力值,包括:(6)

Li=i*Lf/n

其中,pn0为最大缝宽处裂缝壁面上净压力;Li为距离井筒的裂缝长度; 为裂缝内净压力分布指数;G为岩石剪切模量; 为缝长对应的缝宽;Lf为等效缝长;n为缝长分割段数;

为静态泊松比;pni为第i段裂缝的缝内净压力;pn为裂缝壁面上净压力;Es为静态杨氏模量;

其中,将给定的等效缝长Lf分割成n等份,当i=0,1,2,3,…,n时,缝长Li=i*Lf/n;给定等效主裂缝最大缝宽值,由式(5‑2)和(5‑3)计算i=0时的缝内净压力,此时缝长L0=0;由式(5‑

1)计算i=1,2,3,…,n时的缝内净压力pn,i;将计算的每一等份i=0,1,2,3,…,n时所对应的缝内净压力pn,i进行加权平均得到缝内净压力pn,计算公式为式(6),将计算的缝内净压力pn代入(2)式,联立(3)式和(4)式求得多段簇裂缝应力干扰应力场。

5.一种电子设备,其特征在于,包括:

至少一个处理器、至少一个存储器、通信接口和总线;其中,所述处理器、存储器、通信接口通过所述总线完成相互间的通信;

所述存储器存储有能够被所述处理器执行的程序指令,所述处理器调用所述程序指令,以执行如权利要求1至4任一项所述的方法。

6.一种非暂态计算机可读存储介质,其特征在于,所述非暂态计算机可读存储介质存储计算机指令,所述计算机指令使所述计算机执行如权利要求1至4中任一项所述的方法。