【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于油气田开发，特别涉及一种模拟压裂缝在砾岩中扩展的数值模拟方法和系统。
技术介绍
1、砾岩储层一般具有致密、孔隙度低、渗透性低、孔隙结构复杂和非均质性严重等特点。自然产能很低，需压裂投产。
2、在水力压裂过程中，裂缝扩展的几何形态是影响压裂处理效果的主要因素之一。砾岩储层水力裂缝遇砾主要发生绕砾和穿砾扩展，裂缝扩展过程中压力会出现明显震荡。仅依靠地球物理测井分析或单一的力学测试，不能满足储集层裂缝几何形态的分析要求。因此，加强砾岩储层水力压裂缝扩展机理及其数值模拟研究，对该类储层改造的成功实施具有重要意义。
3、经典的压裂模型主要基于储层中水力裂缝为双翼对称平面裂缝的假设，但在实际裂缝性储层中水力裂缝可能会沿着任意的路径产生和发展，在力学上属于非连续介质变形破裂问题。近年来，为了能够模拟水力裂缝的随机扩展和复杂裂缝网络，主要应用了两大类数值方法：(1)基于连续介质的模拟方法：扩展有限元法和边界元法；(2)基于非连续介质的模拟方法：离散元法、不连续变形分析。常规有限元法可以通过单独设立节理单元处理岩体中较大的断层、节理及软弱夹层，但模拟水力裂缝扩展需要不断重新划分网格，并需加密裂缝附近网格，运算量巨大，而扩展有限元法不需要把裂缝作为几何实体，不需要与单元边界一致，裂缝扩展不需要重新划分网格，能够模拟随机分支裂缝和相交裂缝。dahi-taleghani等基于二维平面应变弹性理论，应用扩展有限元法模拟了复杂裂缝问题。当水力裂缝尖端张应力足够大时，水力裂缝与闭合的天然裂缝相交前使其脱粘开启，促使水力裂
4、综上所述，扩展有限元法和边界元法不能在缝面上施加变化的水力压力，也不能考虑流体渗流(或压裂液滤失)的影响；离散元法模拟裂缝网络时，一定程度上限定了水力裂缝扩展路径，并不是完全随机的。现有水力裂缝扩展数值模拟大多基于线弹性裂缝扩展理论和宏观连续介质方法，且大多需要预制裂缝的扩展方向，难以揭示砾岩储层复杂裂缝网络的自由扩展机理，从而指导实际的压裂参数优化，进一步提高油藏动用程度，提高采收率。
5、同时，砾岩油藏由于砾石的存在及砾石颗粒的大小、分布、强度差异，储层的非均质性、物性及力学性质与常规油藏存在极大的差异。水力压裂过程中，水力裂缝的扩展规律与常规油藏有极大不同。目前的研究方法尚存在对压裂缝扩展规律认识不清的问题。
技术实现思路
1、为克服现有模拟方法的不足，本专利技术提供一种砾岩储层水力压裂缝扩展数值模拟方法，所述方法包括以下步骤：
2、步骤s1、根据砾岩油藏的地质特征参数建立砾岩油藏的地质模型；
3、步骤s2、根据砾岩油藏地质力学参数特征建立砾岩油藏地质力学模型；
4、步骤s3、分析砾岩油藏地质特征参数和地质力学参数，得到地应力方向和天然裂缝分布参数；
5、步骤s4、分析砾岩油藏压裂工艺参数，建立泵注程序；
6、步骤s5、结合步骤s3以及步骤s4得到的结果，进行水力压裂复杂缝网扩展模拟计算，得到裂缝模拟结果。
7、进一步地，所述步骤s1中，砾岩油藏的地质特征参数包括岩石薄片的岩性和分选性、胶结类型、胶结物、砾石粒径以及接触方式。
8、进一步地，砾石粒径由岩石薄片和粒度分析仪测量得到，胶结类型、胶结物以及接触方式通过岩石薄片和扫描电镜获得。
9、进一步地，所述步骤s2中，砾岩油藏地质力学参数特征包括杨氏模量、泊松比、水平最小主应力、水平最大主应力、上覆压力、地层孔隙压力、脆性指数、韧性指数、boit系数、抗压强度、抗拉强度、抗剪强度以及内摩擦角。
10、进一步地，砾岩油藏地质力学模型包括垂向应力、水平应力、泊松比、杨氏模量、密度、抗拉强度和抗剪强度模型。
11、进一步地，地应力方向和天然裂缝分布参数包括裂缝长度l、裂缝间距d、裂缝高度h、裂缝开度b和裂缝渗透率k；裂缝高度h为砾石颗粒的平均厚度。
12、进一步地，当砾石颗粒为正圆形时，裂缝延伸方向平行于水平最大主应力方向，裂缝长度l等于砾石平均直径，裂缝间距d等于砾石平均直径；
13、当砾石颗粒为椭圆形时，裂缝延伸方向平行于椭圆长轴方向，裂缝长度l等于砾石平均长轴长度，裂缝间距d等于砾石平均短轴长度；
14、当砾石颗粒为椭圆形，但不同组砾石的长轴方向不同，依据砾石的长轴方向，分别设置多组裂缝：每组裂缝的延伸方向都平行于对应的砾石长轴方向；每组裂缝的长度l等于对应的每组砾石的平均长轴长度；每组裂缝的间距d等于对应的每组砾石的平均短轴长度。
15、进一步地，岩石渗透率k为：
16、
17、其中，φ为岩石有效孔隙度；fc表示岩石中砾的含量；fs表示岩石中砂的含量；fm表示岩石中泥的含量；dc为岩石中砾颗粒平均直径，ds为岩石中砂颗粒平均直径；dm为岩石中泥颗粒平均直径；
18、对于砾岩储层双模态结构，φ＝φs-fm；
19、对于砾岩储层复模态结构，φ＝φs-(1-φs)*fs-fm。
20、进一步地，裂缝开度b为：
21、
22、其中，km为基质渗透率；n为裂缝的数量。
23、进一步地，步骤s4中，砾岩油藏压裂工艺参数包括排量、液量、加砂强度、支撑剂类型、支撑剂浓度、压裂液粘度、压裂液密度和滤失系数。
24、进一步地，步骤s5包括：
25、结合步骤s3得到的应力阴影效应、地应力场、油藏力学参数、天然裂缝分布参数；以及步骤s4得到的压裂液滤失系数、泵注程序，利用非常规裂缝模型进行水力压裂复杂缝网扩展模拟计算，得到裂缝模拟结果。
26、本专利技术还提供了一种砾岩储层水力压裂缝扩展数值模本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种砾岩储层水力压裂缝扩展数值模拟方法，所述方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述步骤S1中，砾岩油藏的地质特征参数包括岩石薄片的岩性和分选性、胶结类型、胶结物、砾石粒径以及接触方式。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，砾石粒径由岩石薄片和粒度分析仪测量得到，胶结类型、胶结物以及接触方式通过岩石薄片和扫描电镜获得。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述步骤S2中，砾岩油藏地质力学参数特征包括杨氏模量、泊松比、水平最小主应力、水平最大主应力、上覆压力、地层孔隙压力、脆性指数、韧性指数、Boit系数、抗压强度、抗拉强度、抗剪强度以及内摩擦角。
5.根据权利要求4所述的方法，其中，砾岩油藏地质力学模型包括垂向应力、水平应力、泊松比、杨氏模量、密度、抗拉强度和抗剪强度模型。
6.根据权利要求4或5所述的方法，其中，地应力方向和天然裂缝分布参数包括裂缝长度L、裂缝间距d、裂缝高度h、裂缝开度b和裂缝渗透率K；裂缝高度h为砾石颗粒的平均厚度。
7.根据权利要求6所述的方法，其中，当砾石颗粒
8.根据权利要求6所述的方法，其中，岩石渗透率K为：
9.根据权利要求8所述的方法，其中，裂缝开度b为：
10.根据权利要求1所述的方法，其中，步骤S4中，砾岩油藏压裂工艺参数包括排量、液量、加砂强度、支撑剂类型、支撑剂浓度、压裂液粘度、压裂液密度和滤失系数。
11.根据权利要求10所述的方法，其中，步骤S5包括：
12.一种砾岩储层水力压裂缝扩展数值模拟系统，所述系统包括：第一建立模块、第二建立模块、分析模块、第三建立模块以及模拟模块；
13.根据权利要求12所述的系统，其中，所述第三建立模块用于分析砾岩油藏压裂工艺参数，建立泵注程序包括：
14.根据权利要求13所述的系统，其中，所述模拟模块用于结合步骤S3以及步骤S4得到的结果，进行水力压裂复杂缝网扩展模拟计算，得到裂缝模拟结果包括：
...【技术特征摘要】
1.一种砾岩储层水力压裂缝扩展数值模拟方法，所述方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述步骤s1中，砾岩油藏的地质特征参数包括岩石薄片的岩性和分选性、胶结类型、胶结物、砾石粒径以及接触方式。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，砾石粒径由岩石薄片和粒度分析仪测量得到，胶结类型、胶结物以及接触方式通过岩石薄片和扫描电镜获得。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述步骤s2中，砾岩油藏地质力学参数特征包括杨氏模量、泊松比、水平最小主应力、水平最大主应力、上覆压力、地层孔隙压力、脆性指数、韧性指数、boit系数、抗压强度、抗拉强度、抗剪强度以及内摩擦角。
5.根据权利要求4所述的方法，其中，砾岩油藏地质力学模型包括垂向应力、水平应力、泊松比、杨氏模量、密度、抗拉强度和抗剪强度模型。
6.根据权利要求4或5所述的方法，其中，地应力方向和天然裂缝分布参数包括裂缝长度l、裂缝间距d、裂缝高度h、裂缝开度b和裂缝渗透率k；裂缝高度h为砾石颗粒的平均厚度。
...【专利技术属性】
技术研发人员：覃建华，冯月丽，丁艺，张景，邓玉森，秦志军，王英伟，伍顺伟，朱键，范希彬，朱世杰，
申请(专利权)人：中国石油天然气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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