【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种基于统一强度理论预测水压致裂压力的方法，属于油气田开发水压致裂增产。
技术介绍
1、水压致裂岩体是油气田开发领域的核心技术，目标储层岩体破裂压力是制约合理配置压裂设备、优化施工参数、提高水压致裂经济性的关键参数。当前预测水压致岩体破裂压力的方法都是采用第一强度理论或线弹性断裂力学进行的，均忽略了岩体单元在剪切作用下的协同作用效应的影响，导致所获得的预测结果与矿场响应往往有不小的差异。为提高水压致裂破裂压力预测精度、更准确指导矿场应用，通常结合特征区域的矿场实践资料采用基于经验的修正系数进行校正，这种校正的客观性和有效性较差。
2、岩石力学研究成果已表明：剪应力是岩体破坏的基本因素，剪应力面上的正应力和剪应力都影响岩体破裂。而水压致裂地层井壁承受了垂直方向、水平最大和最小方向共三个主应力的作用，它们对破裂岩石均有贡献，应当综合考虑它们的影响。统一强度理论考虑了双剪单元体上的全部应力分量的不同作用效应，当作用于双剪单元体上的两个较大剪应力及作用面上的正应力的影响函数达到某一极限值时岩体发生破坏。王继秀等考虑井筒周围岩石的渗流作用和孔隙水压力，基于统一强度理论对井筒周围岩石进行了弹塑性分析，研究了井筒周围岩石应力分布和井壁稳定的弹性、塑性极限荷载。显然，采用统一强度理论可以更好地表征岩体的水压致裂压力，对此并未见到相关的研究成果，尚属空白。
技术实现思路
1、为了克服现有技术中存在的缺陷，本专利技术旨在提供一种基于统一强度理论预测水压致裂压力的方法，该方法能
2、本专利技术解决上述技术问题所提供的技术方案是：一种基于统一强度理论预测水压致裂压力的方法，包括以下步骤：
3、a、收集目标储层的就地应力场数据、储层流体压力和岩石力学参数；
4、b、根据岩石力学参数计算材料拉压比参数和岩体抗张强度；
5、c、根据岩体孔弹性介质中的有效应力计算公式确定水压致裂时井壁承受的三向有效主应力相对大小顺序；
6、d、根据三向有效主应力相对大小顺序确定对应的应力模式以及三向有效主应力的计算系数；
7、e、采用统一强度理论建立水压致裂压力计算模型；
8、f、根据水压致裂压力计算模型以及三向有效主应力的计算系数计算破裂压力；
9、g、进行破裂压力与应力模式一致性校核确定水压致裂岩体的破裂压力。
10、进一步的技术方案是，所述就地应力场数据包括水平最大主应力和最小主应力、上覆岩压；所述岩石力学参数包括内聚力和内摩擦角、孔隙弹性常数、泊松比和材料特征参数。
11、进一步的技术方案是，所述材料拉压比参数和岩体抗张强度的计算公式为：
12、
13、
14、式中：c为岩体的内聚力，mpa；φ为岩体的内摩擦角，°；σten为岩体抗张强度，mpa；a为材料拉压比参数，无因次。
15、进一步的技术方案是，所述岩体孔弹性介质中的有效应力计算公式包括：
16、
17、σ1＝max(σt,e,σr,e,σz,e)
18、σ3＝min(σt,e,σr,e,σz,e)
19、σ2＝mid(σt,e,σr,e,σz,e)
20、式中：σr,e、σt,e、σz,e分别为作用于井壁的径向、周向和轴向的有效总应力，mpa；σh、σh分别为水平最大主应力和水平最小主应力，mpa；α为岩体的孔隙弹性常数，无因次；pi、pr分别为水压致裂时向井筒的注液压力和地层流体压力，mpa；σ1、σ2、σ3分别为最大、中间和最小有效主应力，mpa；t0、r0、z0、t1、r1、z1、k均为中间参数。
21、进一步的技术方案是，所述步骤d中根据三向主应力的相对大小关系划分为以下六种应力模式，即，
22、σ1＝σr,e>σ2＝σz,e>σ3＝σt,e
23、σ1＝σr,e>σ2＝σt,e>σ3＝σz,e
24、σ1＝σz,e>σ2＝σr,e>σ3＝σt,e
25、σ1＝σz,e>σ2＝σt,e>σ3＝σr,e
26、σ1＝σt,e>σ2＝σz,e>σ3＝σr,e
27、σ1＝σt,e>σ2＝σr,e>σ3＝σz,e
28、并根据六种应力模式确定相应σ1、σ2、σ3的计算系数：
29、(max0,max1)，(mid0,mid1)，(min0,min1)
30、式中：max0、mid0、min0分别为最大、中间和最小有效主应力与注液压力无关的系数，无因次；max1、mid1、min1分别为最大、中间和最小有效主应力与注液压力有关的系数，无因次。
31、进一步的技术方案是，所述水压致裂压力计算模型包括：
32、当时；
33、
34、当时；
35、
36、式中：max0、mid0、min0分别为最大、中间和最小有效主应力与注液压力无关的系数，无因次；max1、mid1、min1分别为最大、中间和最小有效主应力与注液压力有关的系数，无因次；b为材料特征参数，无因次；a为材料拉压比参数，无因次；φ为岩体的内摩擦角，°；σten为岩体抗张强度，mpa；σ1、σ2、σ3分别为最大、中间和最小有效主应力，mpa；pf为岩体劈裂压力，mpa。
37、进一步的技术方案是，所述步骤g的具体过程为：
38、将步骤f计算得到的岩体劈裂压力与步骤c中的注液压力进行比较，若岩体劈裂压力不等于注液压力，则重复步骤c-步骤f，直到岩体劈裂压力等于注液压力，则岩体劈裂压力为水压致裂岩体的破裂压力。
39、本专利技术具有以下有益效果：属于油气田开发水压致裂增产
【技术保护点】
1.一种基于统一强度理论预测水压致裂压力的方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于统一强度理论预测水压致裂压力的方法，其特征在于，所述就地应力场数据包括水平最大主应力和最小主应力、上覆岩压；所述岩石力学参数包括内聚力和内摩擦角、孔隙弹性常数、泊松比和材料特征参数。
3.根据权利要求1所述的一种基于统一强度理论预测水压致裂压力的方法，其特征在于，所述材料拉压比参数和岩体抗张强度的计算公式为：
4.根据权利要求1所述的一种基于统一强度理论预测水压致裂压力的方法，其特征在于，所述岩体孔弹性介质中的有效应力计算公式包括：
5.根据权利要求1所述的一种基于统一强度理论预测水压致裂压力的方法，其特征在于，所述步骤D中根据三向主应力的相对大小关系划分为以下六种应力模式，即，
6.根据权利要求1所述的一种基于统一强度理论预测水压致裂压力的方法，其特征在于，所述水压致裂压力计算模型包括：
7.根据权利要求1所述的一种基于统一强度理论预测水压致裂压力的方法，其特征在于，所述步骤G的具体过程为：
【技术特征摘要】
1.一种基于统一强度理论预测水压致裂压力的方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于统一强度理论预测水压致裂压力的方法，其特征在于，所述就地应力场数据包括水平最大主应力和最小主应力、上覆岩压；所述岩石力学参数包括内聚力和内摩擦角、孔隙弹性常数、泊松比和材料特征参数。
3.根据权利要求1所述的一种基于统一强度理论预测水压致裂压力的方法，其特征在于，所述材料拉压比参数和岩体抗张强度的计算公式为：
4.根据权利要求1所述的一种基于统一...
【专利技术属性】
技术研发人员：胡永全，胡若菡，李勇明，赵金洲，任岚，李小伟，王玉丰，
申请(专利权)人：西南石油大学，
类型：发明
国别省市：
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