CN110017135B - 一种裂缝性地层井壁裂缝扩展压力预测方法 - Google Patents

一种裂缝性地层井壁裂缝扩展压力预测方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种裂缝性地层井壁裂缝扩展压力预测方法，包括以下步骤：建立井壁及裂缝周围岩石弹性变形的二维位移不连续方程，给出初始与边界条件；根据流体质量守恒，建立裂缝内流体流动的局部连续性方程；对建立的方程进行数值求解，给出裂缝性地层井壁裂缝扩展压力流‑固耦合数值模型整体求解方法；将地层地应力参数、岩石力学参数、裂缝几何参数、流体参数以及施工参数代入裂缝扩展压力流‑固耦合数值模型，模拟恒流量注入条件下井壁压力的响应特征和裂缝扩展动态。本发明能够考虑地层井壁‑裂缝系统的变形及流动耦合特性，准确预测井壁裂缝扩展压力及裂缝扩展行为，为指导裂缝性地层钻完井优化设计提供科学依据。

Description

一种裂缝性地层井壁裂缝扩展压力预测方法
技术领域
本发明涉及非常规油气钻井技术领域，特别是一种裂缝性地层井壁裂缝扩展压力预测方法。
背景技术
我国非常规油气资源储量丰富，开采潜力巨大，在油气资源增储上产和缓解能源危机方面发挥着越来越重要的作用。以页岩气为例，水平井技术作为页岩气商业化开发的必备技术手段，在中国和北美地区页岩油气勘探开发中得到了广泛应用。然而，页岩地层层理裂缝发育，钻井过程中钻井液密度设计不合理、井内压力波动等往往会导致井壁裂缝扩展而诱发井漏。因此，准确预测井壁裂缝的扩展压力，优化钻井液性能和井漏预防技术措施，是预防和避免井漏的关键。但是，裂缝性地层井壁裂缝扩展行为受非均匀地应力场、岩石力学特性、裂缝面几何形状等多因素控制，属于典型的流固耦合问题，致使常规解析模型难以准确预测井壁裂缝的扩展压力和扩展动态，给钻井带来了极大不确定性。
对于井壁含有天然裂缝或水力诱导裂缝的地层，由于地层完整性遭到破坏，导致常规的地层破裂压力预测方法不再适用。为此，国内外学者先后采用半解析法、断裂力学方法、扩展有限元法和边界元法等进行了井壁裂缝扩展压力预测方法的研究，其中以扩展有限元法的应用最为普遍。然而，扩展有限元法难以考虑井壁-裂缝系统的弹性变形以及水力裂缝与天然裂缝间的相互作用，且忽略了井壁裂缝间的竞争性流动和摩擦特性，导致井壁裂缝扩展压力预测结果与实际情况相差较大。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种裂缝性地层井壁裂缝扩展压力预测方法，该方法充分考虑井壁与裂缝的弹性变形、裂缝内压力与远场地应力的耦合作用、裂缝内流体的流动特性和裂缝面摩擦特性，利用计算机程序实现裂缝性地层井壁裂缝扩展压力预测及裂缝扩展行为模拟，提高井壁裂缝扩展压力预测结果的准确度，为指导裂缝性地层钻完井优化设计提供科学依据。
本发明的目的通过以下技术方案来实现：一种裂缝性地层井壁裂缝扩展压力预测方法，它包括以下步骤：
步骤一：将地层当成均质且非渗透的弹性材料，考虑远场地应力、井壁压力以及裂缝内流体压力的相互作用，建立井壁及裂缝周围岩石弹性变形的二维位移不连续方程，并给出初始与边界条件；
步骤二：将裂缝内流体的流动当成平板间的层流流动，流体的流动特性用动力粘度俩表征，假设注入流体为牛顿流体，且不考虑其压缩性，根据流体质量守恒，建立裂缝内流体流动的局部连续性方程；
步骤三：考虑闭合裂缝的摩擦特性，根据滑移弱化摩擦定律得到裂缝面间的摩擦系数，根据库伦摩擦定律得出裂缝面间的剪切强度，根据缝内流体压力和裂缝的剪胀特性得出闭合裂缝的导流能力；
步骤四：将建立的井壁-裂缝弹性变形方程采用位移不连续方法进行数值求解，将建立的裂缝内流体流动方程采用有限差分法进行求解，最后给出井壁裂缝扩展压力流-固耦合数值模型整体求解方法；
步骤五：将地层地应力参数、岩石力学参数、裂缝几何参数、流体参数以及施工参数代入裂缝扩展压力流-固耦合数值模型，模拟恒流量注入条件下井壁压力的响应特征和裂缝扩展动态；
进一步地，所述步骤一中，当井壁诱导裂缝存在时，远场地应力和裂缝内的流体压力共同作用下井壁及裂缝周围岩石的弹性变形通过如下位移不连续方程表示：
Figure BDA0001970259800000021
Figure BDA0001970259800000022
式中：x＝(x，y)；t—时间，s；σn—作用于张开裂缝面的法向应力，在数值上等于裂缝内流体压力Pf，MPa；τs—作用于裂缝面的剪应力，张开裂缝的剪应力等于零，MPa；σ1—远场地应力产生的法向应力分量，MPa；τ1—远场地应力产生的剪应力分量，MPa；Gij—格林函数(i，j＝x或y)，无因次量；E’—剪切模量，E’＝E/(1-υ2)，MPa；w—裂缝开度，m；v—裂缝剪切位移，m。
进一步地，所述步骤一中，对于沿最大水平主应力方向分布的双翼裂缝，描述井壁和裂缝弹性变形的格林函数定义为：
Figure BDA0001970259800000023
Figure BDA0001970259800000031
Gxy＝Gyx＝0 (5)
式中：r0—井眼半径，m；s—沿裂缝长度方向任意位置处分布位错的横坐标，m。
进一步地，所述步骤一中，由于裂缝端口与井壁相连接，因此，裂缝端口的流体压力与井壁压力相等，即：
Pfi(0,t)＝Pw (6)
对于裂缝尖端，裂缝开度和剪切位移不连续均为零，即：
w(li)＝v(li)＝0 (7)
进一步地，所述步骤二中，由于裂缝内流体为层流流动的不可压缩牛顿流体，根据泊肃叶定律，流体流量q表示为：
Figure BDA0001970259800000032
根据流体质量守恒，局部连续性方程满足：
Figure BDA0001970259800000033
将式(8)代入式(9)，则裂缝内流体的流动由雷诺方程给出：
Figure BDA0001970259800000034
式中：t—注入时间，s；s—沿裂缝长度方向任意点的坐标，m；
Figure BDA0001970259800000035
—裂缝面微观结构产生的等效水力开度，m；w—裂缝宽度，m；μ—流体的动力粘度，μ′＝12μ，mPa·s；Pf—裂缝内流体压力，MPa。
假设初始状态下裂缝内不含任何流体，因此，流入井壁裂缝的总流量满足如下边界条件：
Figure BDA0001970259800000036
式中：t—注入时间，s；qi—流入第i条裂缝的流量，m2/s；Q0—注入井眼的总流量，m2/s；Pw—井壁流体压力，MPa；U—注入系统的压缩性，m2/MPa。
进一步地，所述步骤三中，对于闭合裂缝，采用摩尔库伦摩擦准则描述裂缝面间的摩擦滑移特性，其剪切强度表示为：
τs＝λ(σn-Pf)+c (12)
根据滑移弱化摩擦定律，裂缝面的摩擦系数表示为：
Figure BDA0001970259800000041
式中：τs—闭合裂缝面的剪切强度，MPa；σn—作用于闭合裂缝面的法向应力，MPa；c—裂缝面的内聚力，MPa；λ—裂缝面的摩擦系数，无因次量；λs—静摩擦系数，无因次量；λd—动摩擦系数，无因次量；Lc—摩擦系数降低为动摩擦系数时的临界位移，m；v—裂缝面的剪切位移，m。
进一步地，所述步骤三中，闭合裂缝等效水力开度的演化方程定义为：
Figure BDA0001970259800000042
根据质量连续性条件，闭合裂缝内流体的流体采用压力扩散方程表示：
Figure BDA0001970259800000043
式中：
Figure BDA0001970259800000044
—闭合裂缝的初始水力开度，m；κ—裂缝压缩性系数，通常为10－8～10－6/MPa；χ—单位长度裂缝的剪胀系数，m。
进一步地，所述步骤四中，采用位移不连续方法对井壁-裂缝系统的弹性变形方程进行离散，采用有限差分方法对描述裂缝内流体流动的雷诺方程进行离散，然后将弹性方程和流动方程进行耦合，得到描述井壁裂缝扩展的流固耦合非线性方程组。对于给定的初始裂缝长度和初始时间增量步，对耦合非线性方程组进行迭代求解直至最终收敛。计算过程中，当裂缝尖端的应力强度因子达到地层岩石的断裂韧性时，井壁裂缝开始扩展。由混合应力强度因子描述的裂缝扩展准则表示为：
Figure BDA0001970259800000051
根据位移相关法，计算出裂缝尖端的I型和II型应力强度因子。因此，考虑混合模式的裂缝扩展行为，其扩展方向定义为：
KIsinθ+KII(3cosθ-1)＝0 (17)
式中：KI—裂缝尖端的I型应力强度因子，MPa·m0.5；KII—裂缝尖端的II型应力强度因子，MPa·m0.5；KIC—I型临界应力强度因子，MPa·m0.5；θ—裂缝扩展过程中的偏转角，度。
进一步地，所述步骤五中，输入井眼、裂缝、地层以及流体参数后，基于步骤四给出的求解方法，计算恒流量注入过程中井壁裂缝的扩展行为，记录注入过程中井壁压力、裂缝内流体压力、裂缝开度、裂缝内流量等参数的响应特征。通过对比裂缝开度-裂缝长度变化曲线与井壁压力-时间响应曲线，确定出井壁裂缝的扩展压力，即井壁裂缝开始扩展时对应的井壁压力。
本发明具有以下优点：本发明考虑了井壁与裂缝的弹性变形、裂缝内压力与远场地应力的耦合作用、裂缝内流体的流动特性和裂缝面摩擦特性，利用计算机程序预测裂缝性地层井壁裂缝扩展压力，提高了井壁裂缝扩展压力预测结果的准确度，为指导钻井液密度设计和完井方案优化提供科学依据。
附图说明
图1为裂缝性地层井壁裂缝扩展流固耦合数值模型求解程序流程图；
图2为裂缝性地层井壁裂缝几何分布及受力状态图；
图3为裂缝性地层井壁裂缝扩展过程中井壁压力响应曲线；
图4为裂缝性地层井壁裂缝扩展过程中缝内压力分布矢量图；
图5为裂缝性地层井壁裂缝扩展过程中裂缝开度分布矢量图；
图6为裂缝性地层井壁裂缝扩展过程中裂缝内流量响应曲线。
具体实施方式
下面通过实施例并结合附图对本发明做进一步的描述，但本发明的保护范围不局限于以下所述。
已知某一典型裂缝性地层参数和钻井施工参数如下表所示：
Figure BDA0001970259800000061
采用计算机软件实现一种裂缝性地层井壁裂缝扩展压力预测方法，该预测程序流程如下：
步骤一：将地层当成均质且非渗透的弹性材料，考虑远场地应力、井壁压力以及裂缝内流体压力的相互作用，建立井壁及裂缝周围岩石弹性变形的二维位移不连续方程，并给出初始与边界条件；
进一步地，所述步骤一中，当井壁诱导裂缝存在时，远场地应力和裂缝内的流体压力共同作用下井壁及裂缝周围岩石的弹性变形通过如下位移不连续方程表示：
Figure BDA0001970259800000071
Figure BDA0001970259800000072
式中：x＝(x，y)；t—时间，s；σn—作用于张开裂缝面的法向应力，在数值上等于裂缝内流体压力Pf，MPa；τs—作用于裂缝面的剪应力，张开裂缝的剪应力等于零，MPa；σ1—远场地应力产生的法向应力分量，MPa；τ1—远场地应力产生的剪应力分量，MPa；Gij—格林函数(i，j＝x或y)，无因次量；E’—剪切模量，E’＝E/(1-υ2)，MPa；w—裂缝开度，m；v—裂缝剪切位移，m。
进一步地，所述步骤一中，对于沿最大水平主应力方向分布的双翼裂缝，描述井壁和裂缝弹性变形的格林函数定义为：
Figure BDA0001970259800000073
Figure BDA0001970259800000074
Gxy＝Gyx＝0 (5)
式中：r0—井眼半径，m；s—沿裂缝长度方向任意位置处分布位错的横坐标，m。
进一步地，所述步骤一中，由于裂缝端口与井壁相连接，因此，裂缝端口的流体压力与井壁压力相等，即：
Pfi(0,t)＝Pw (6)
对于裂缝尖端，裂缝开度和剪切位移不连续均为零，即：
w(li)＝v(li)＝0 (7)
步骤二：将裂缝内流体的流动当成平板间的层流流动，流体的流动特性用动力粘度俩表征，假设注入流体为牛顿流体，且不考虑其压缩性，根据流体质量守恒，建立裂缝内流体流动的局部连续性方程；
进一步地，所述步骤二中，由于裂缝内流体为层流流动的不可压缩牛顿流体，根据泊肃叶定律，流体流量q表示为：
Figure BDA0001970259800000081
根据流体质量守恒，局部连续性方程满足：
Figure BDA0001970259800000082
将式(8)代入式(9)，则裂缝内流体的流动由雷诺方程给出：
Figure BDA0001970259800000083
式中：t—注入时间，s；s—沿裂缝长度方向任意点的坐标，m；
Figure BDA0001970259800000084
—裂缝面微观结构产生的等效水力开度，m；w—裂缝宽度，m；μ—流体的动力粘度，μ′＝12μ，mPa·s；Pf—裂缝内流体压力，MPa。
假设初始状态下裂缝内不含任何流体，因此，流入井壁裂缝的总流量满足如下边界条件：
Figure BDA0001970259800000085
式中：t—注入时间，s；qi—流入第i条裂缝的流量，m2/s；Q0—注入井眼的总流量，m2/s；Pw—井壁流体压力，MPa；U—注入系统的压缩性，m2/MPa。
步骤三：考虑闭合裂缝的摩擦特性，根据滑移弱化摩擦定律得到裂缝面间的摩擦系数，根据库伦摩擦定律得出裂缝面间的剪切强度，根据缝内流体压力和裂缝的剪胀特性得出闭合裂缝的导流能力；
进一步地，所述步骤三中，对于闭合裂缝，采用摩尔库伦摩擦准则描述裂缝面间的摩擦滑移特性，其剪切强度表示为：
τs＝λ(σn-Pf)+c (12)
根据滑移弱化摩擦定律，裂缝面的摩擦系数表示为：
Figure BDA0001970259800000086
式中：τs—闭合裂缝面的剪切强度，MPa；σn—作用于闭合裂缝面的法向应力，MPa；c—裂缝面的内聚力，MPa；λ—裂缝面的摩擦系数，无因次量；λs—静摩擦系数，无因次量；λd—动摩擦系数，无因次量；Lc—摩擦系数降低为动摩擦系数时的临界位移，m；v—裂缝面的剪切位移，m。
进一步地，所述步骤三中，闭合裂缝等效水力开度的演化方程定义为：
Figure BDA0001970259800000091
根据质量连续性条件，闭合裂缝内流体的流体导流能力采用压力扩散方程表示：
Figure BDA0001970259800000092
式中：
Figure BDA0001970259800000093
—闭合裂缝的初始水力开度，m；κ—裂缝压缩性系数，通常为10－8～10－6/MPa；χ—单位长度裂缝的剪胀系数，m。
步骤四：将建立的井壁-裂缝弹性变形方程采用位移不连续方法进行数值求解，将建立的裂缝内流体流动方程采用有限差分法进行求解，最后给出井壁裂缝扩展压力流-固耦合数值模型整体求解方法；
进一步地，所述步骤四中，采用位移不连续方法对井壁-裂缝系统的弹性变形方程进行离散，采用有限差分方法对描述裂缝内流体流动的雷诺方程进行离散，然后将弹性方程和流动方程进行耦合，得到描述井壁裂缝扩展的流固耦合非线性方程组。对于给定的初始裂缝长度和初始时间增量步，对耦合非线性方程组进行迭代求解直至最终收敛。计算过程中，当裂缝尖端的应力强度因子达到地层岩石的断裂韧性时，井壁裂缝开始扩展，具体计算流程详见图1。由混合应力强度因子描述的裂缝扩展准则表示为：
Figure BDA0001970259800000094
根据位移相关法，计算出裂缝尖端的I型和II型应力强度因子。因此，考虑混合模式的裂缝扩展行为，其扩展方向定义为：
KIsinθ+KII(3cosθ-1)＝0 (17)
式中：KI—裂缝尖端的I型应力强度因子，MPa·m0.5；KII—裂缝尖端的II型应力强度因子，MPa·m0.5；KIC—I型临界应力强度因子，MPa·m0.5；θ—裂缝扩展过程中的偏转角，度。
步骤五：将地层地应力参数、岩石力学参数、裂缝几何参数、流体参数以及施工参数代入裂缝扩展压力流-固耦合数值模型，模拟恒流量注入条件下井壁压力的响应特征和裂缝扩展动态。
进一步地，在步骤五中，输入井眼、裂缝、地层以及流体参数后，基于步骤四给出的求解方法，如图1所示，计算恒流量注入过程中井壁裂缝的扩展行为。假设初始井壁存在4条对称分布的水力裂缝，如图2所示，裂缝长度均为0.15m,等效水力开度均等于0.00002m，记录注入过程中井壁压力、裂缝内流体压力、裂缝开度、裂缝内流量等参数的响应特征。通过对比裂缝开度-裂缝长度变化曲线与井壁压力-时间响应曲线，即可确定出井壁裂缝重张压力和井壁裂缝扩展压力，其中井壁裂缝重张压力对应裂缝开始扩展时的压力点，而井壁裂缝扩展压力对应井壁压力-时间相应曲线的峰值点。模拟流体注入1.0s后，井壁压力的响应特征如图3所示。由图可知，井壁压力随注入时间的增加呈现出先增加后降低、最后逐渐趋于稳定的趋势，井壁裂缝的重张压力为20.42MPa,井壁裂缝扩展压力为22.9MPa。由井壁压力响应特征曲线可知，只有井壁压力超过裂缝扩展压力，井壁裂缝才能达到稳定扩展阶段。流体注入过程中任意时刻井壁裂缝内的流体压力分布矢量图如图4所示，不难看出，井壁附近裂缝内的流体压力近似等于井壁压力，而越靠近裂缝尖端，裂缝内的流体压力越小。对应的裂缝开度矢量图如图5所示，由图可知，井壁裂缝最终沿最大水平主应力方向扩展，且越靠近裂缝尖端，裂缝开度越小。注入过程中裂缝内流体流量的动态响应特征如图6所示，由图可知，裂缝内流体流量随注入时间增加整体上呈现出先增加后逐渐稳定的趋势，裂缝内流体流量的变化特征与井壁压力响应基本吻合。
本发明方法弥补了现有裂缝性地层井壁裂缝扩展压力预测方法的缺陷，考虑了井壁与裂缝的弹性变形、裂缝内压力与远场地应力的耦合作用、裂缝内流体的流动特性和裂缝面摩擦特性等重要因素，对裂缝性地层井壁裂缝扩展压力和扩展行为进行了模拟，能够指导钻井液密度设计和完井方案优化。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述所述技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术对以上实施例所做的任何改动修改、等同变化及修饰，均属于本技术方案的保护范围。

Claims (8)

1.一种裂缝性地层井壁裂缝扩展压力预测方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：将地层当成均质且非渗透的弹性材料，考虑远场地应力、井壁压力以及裂缝内流体压力的相互作用，建立井壁及裂缝周围岩石弹性变形的二维位移不连续方程，并给出初始与边界条件，具体为：当井壁诱导裂缝存在时，远场地应力和裂缝内的流体压力共同作用下井壁及裂缝周围岩石的弹性变形通过如下位移不连续方程表示：
Figure FDA0003568421660000011
Figure FDA0003568421660000012
式中：x＝(x，y)；t—时间，s；σn—作用于张开裂缝面的法向应力，在数值上等于裂缝内流体压力Pf，MPa；τs—作用于裂缝面的剪应力，张开裂缝的剪应力等于零，MPa；σ1—远场地应力产生的法向应力分量，MPa；τ1—远场地应力产生的剪应力分量，MPa；Gij—格林函数，无因次量；E’—剪切模量，E’＝E/(1-υ2)，MPa；w—裂缝开度，m；v—裂缝剪切位移，m；
步骤二：将裂缝内流体的流动当成平板间的层流流动，流体的流动特性用动力粘度表征，假设注入流体为牛顿流体，且不考虑其压缩性，根据流体质量守恒，建立裂缝内流体流动的局部连续性方程；
步骤三：考虑闭合裂缝的摩擦特性，根据滑移弱化摩擦定律得到裂缝面间的摩擦系数，根据库伦摩擦定律得出裂缝面间的剪切强度，根据缝内流体压力和裂缝的剪胀特性得出闭合裂缝的导流能力；
步骤四：将建立的井壁及裂缝周围岩石弹性变形的二维位移不连续方程采用位移不连续方法进行数值求解，将建立的裂缝内流体流动的局部连续性方程采用有限差分法进行求解，最后给出井壁裂缝扩展压力流-固耦合数值模型整体求解方法；
步骤五：将地层地应力参数、岩石力学参数、裂缝几何参数、流体参数以及施工参数代入裂缝扩展压力流-固耦合数值模型，模拟恒流量注入条件下井壁压力的响应特征和裂缝扩展动态。
2.根据权利要求1所述的一种裂缝性地层井壁裂缝扩展压力预测方法，其特征在于：所述步骤一中，对于沿最大水平主应力方向分布的双翼裂缝，描述井壁和裂缝弹性变形的格林函数定义为：
Figure FDA0003568421660000021
Figure FDA0003568421660000022
Gxy＝Gyx＝0 (5)
式中：r0—井眼半径，m；s—沿裂缝长度方向任意位置处分布位错的横坐标，m。
3.根据权利要求1所述的一种裂缝性地层井壁裂缝扩展压力预测方法，其特征在于：所述步骤一中，由于裂缝端口与井壁相连接，因此，裂缝端口的流体压力与井壁压力相等，即：
Pfi(0,t)＝Pw (6)
对于裂缝尖端，裂缝开度和剪切位移不连续均为零，即：
w(li)＝v(li)＝0 (7)。
4.根据权利要求1所述的一种裂缝性地层井壁裂缝扩展压力预测方法，其特征在于：所述步骤二中，由于裂缝内流体为层流流动的不可压缩牛顿流体，根据泊肃叶定律，流体流量q表示为：
Figure FDA0003568421660000023
根据流体质量守恒，局部连续性方程满足：
Figure FDA0003568421660000024
将式(8)代入式(9)，则裂缝内流体的流动由雷诺方程给出：
Figure FDA0003568421660000025
式中：t—注入时间，s；s—沿裂缝长度方向任意点的坐标，m；
Figure FDA0003568421660000026
—裂缝面微观结构产生的等效水力开度，m；w—裂缝宽度，m；μ—流体的动力粘度，μ′＝12μ，mPa·s；Pf—裂缝内流体压力，MPa；
假设初始状态下裂缝内不含任何流体，因此，流入井壁裂缝的总流量满足如下边界条件：
Figure FDA0003568421660000031
式中：t—注入时间，s；qi—流入第i条裂缝的流量，m2/s；Q0—注入井眼的总流量，m2/s；Pw—井壁流体压力，MPa；U—注入系统的压缩性，m2/MPa。
5.根据权利要求1所述的一种裂缝性地层井壁裂缝扩展压力预测方法，其特征在于，所述步骤三中，对于闭合裂缝，采用摩尔库伦摩擦准则描述裂缝面间的摩擦滑移特性，其剪切强度表示为：
τs＝λ(σn-Pf)+c (12)
根据滑移弱化摩擦定律，裂缝面的摩擦系数表示为：
Figure FDA0003568421660000032
式中：τs—闭合裂缝面的剪切强度，MPa；σn—作用于闭合裂缝面的法向应力，MPa；c—裂缝面的内聚力，MPa；λ—裂缝面的摩擦系数，无因次量；λs—静摩擦系数，无因次量；λd—动摩擦系数，无因次量；Lc—摩擦系数降低为动摩擦系数时的临界位移，m；v—裂缝面的剪切位移，m。
6.根据权利要求1所述的一种裂缝性地层井壁裂缝扩展压力预测方法，其特征在于，所述步骤三中，闭合裂缝等效水力开度的演化方程定义为：
Figure FDA0003568421660000033
根据质量连续性条件，闭合裂缝内流体的流动采用压力扩散方程表示：
Figure FDA0003568421660000034
式中：
Figure FDA0003568421660000035
—闭合裂缝的初始水力开度，m；κ—裂缝压缩性系数，为10－8～10－6/MPa；χ—单位长度裂缝的剪胀系数，m。
7.根据权利要求1所述的一种裂缝性地层井壁裂缝扩展压力预测方法，其特征在于，所述步骤四中，采用位移不连续方法对井壁-裂缝系统的弹性变形方程进行离散，采用有限差分方法对描述裂缝内流体流动的雷诺方程进行离散，然后将弹性方程和流动方程进行耦合，得到描述井壁裂缝扩展的流固耦合非线性方程组；对于给定的初始裂缝长度和初始时间增量步，对耦合非线性方程组进行迭代求解直至最终收敛；计算过程中，当裂缝尖端的应力强度因子达到地层岩石的断裂韧性时，井壁裂缝开始扩展；由混合应力强度因子描述的裂缝扩展准则表示为：
Figure FDA0003568421660000041
根据位移相关法，计算出裂缝尖端的I型和II型应力强度因子，因此，考虑混合模式的裂缝扩展行为，其扩展方向定义为：
KIsinθ+KII(3cosθ-1)＝0 (17)
式中：KI—裂缝尖端的I型应力强度因子，MPa·m0.5；KII—裂缝尖端的II型应力强度因子，MPa·m0.5；KIC—I型临界应力强度因子，MPa·m0.5；θ—裂缝扩展过程中的偏转角度。
8.根据权利要求1所述的一种裂缝性地层井壁裂缝扩展压力预测方法，其特征在于，所述步骤五中，输入井眼、裂缝、地层以及流体参数后，基于步骤四给出的求解方法，计算恒流量注入过程中井壁裂缝的扩展行为，记录注入过程中井壁压力、裂缝内流体压力、裂缝开度、裂缝内流量参数的响应特征；通过对比裂缝开度-裂缝长度变化曲线与井壁压力-时间响应曲线，确定出井壁裂缝的扩展压力，即井壁裂缝开始扩展时对应的井壁压力。
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