CN111291460B - 确定闷井时间的方法、装置、计算设备和存储介质 - Google Patents

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    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N3/00Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
    • G01N3/08Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress by applying steady tensile or compressive forces
    • G01N3/10Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress by applying steady tensile or compressive forces generated by pneumatic or hydraulic pressure
    • G01N3/12Pressure testing

Abstract

本发明公开了一种确定闷井时间的方法、装置、计算设备和存储介质,属于石油工程领域。本发明实施例提供的一种确定闷井时间的方法,基于多个第一类型裂纹应力强度因子、多个第二类型裂纹应力强度因子、摩擦系数、曲率半径、多个第一平行应力、多个第一垂直应力和多个起裂角,确定多个第二法向应力和多个第三切向应力。基于内聚力、摩擦系数、多个第二法向应力、多个第三切向应力、多个裂缝倾角和多个压裂液压力,确定目标井的闷井时间。该方法根据目标井闷井期间压裂液压力降落情况,通过单井的具体情况准确调整该井的闷井时间,确定最佳闷井时间,针对性强,调整的准确率高。

Description

确定闷井时间的方法、装置、计算设备和存储介质
技术领域
本发明涉及石油工程领域。特别涉及一种确定闷井时间的方法、装置、计算设备和存储介质。
背景技术
目前,大多采用水力压裂法来提高页岩气井产量,压裂时注入的压裂液将被自动吸入页岩储集层并与黏土等矿物发生物理化学反应,即岩石水化作用。压裂后闷井一段时间,压裂液会进一步侵入地层引起裂缝继续扩展,该过程不但有助于复杂缝的形成,还能提高气井早期产量。但是,如果闷井时间过长,大量压裂液滞留于地层中可能会由于压裂液与裂缝间的相互作用,对裂缝附近形成伤害带,堵塞页岩储层的纳米级孔隙进而影响页岩储层渗透性能,影响页岩储层的最终气井产量。因此,确定页岩气井最佳的闷井时间对于提高页岩气井最终的产量具有重要影响。
目前大多通过现场压裂液的返排资料确定闷井时间,该返排资料中统计了压裂液返排率、气井产量和闷井时间的对应关系。当确定该井的闷井时间时,获取该井的压裂液返排率和气井产量,根据该井的压裂液返排率和气井产量,从压裂液返排率、气井产量和闷井时间的对应关系获取该井的闷井时间。但根据上述方法得到的闷井时间,只是一种定性的判断方法,并不能根据单井的具体情况准确调整该井的闷井时间,针对性差,调整的准确率低。
发明内容
本发明实施例提供了一种确定闷井时间的方法、装置、计算设备和存储介质,能够解决调整闷井时间准确率低的问题。所述技术方案如下:
一方面,提供了一种确定闷井时间的方法,所述方法包括:
获取待测量的目标岩石的岩心,测定所述岩心水化后在多个围压下的多个第一抗压强度;
基于所述多个围压和所述多个第一抗压强度之间的对应关系,确定所述岩心水化后的内聚力;
获取所述岩心的摩擦系数、所述岩心的裂缝的多个起裂角、所述裂缝的多个裂缝倾角、所述裂缝的裂缝半长、所述裂缝的曲率半径以及压裂液在目标井中多个时刻下的多个压裂液压力;
基于所述岩心的地应力测试结果,确定所述岩心的最大水平主应力和最小水平主应力;
基于所述最大水平主应力、所述最小水平主应力、所述多个裂缝倾角和所述多个压裂液压力,确定所述裂缝的裂缝面上的多个第一法向应力、多个第一切向应力、多个第二切向应力、所述岩心所受合力在平行于所述裂缝面上的多个第一平行应力和垂直于所述裂缝面上的多个第一垂直应力;
基于所述多个第一法向应力、所述多个第一切向应力、所述多个第二切向应力、所述裂缝半长和所述曲率半径,确定所述裂缝面上的多个第一类型裂纹应力强度因子和多个第二类型裂纹应力强度因子;
基于所述多个第一类型裂纹应力强度因子、所述多个第二类型裂纹应力强度因子、所述摩擦系数、所述曲率半径、所述多个第一平行应力、所述多个第一垂直应力和所述多个起裂角,确定所述裂缝的裂缝尖端的多个第二法向应力和多个第三切向应力;
基于所述内聚力、所述摩擦系数、所述多个第二法向应力、所述多个第三切向应力、所述多个裂缝倾角和所述多个压裂液压力,确定所述目标井的闷井时间。
在一种可能的实现方式中,所述基于所述最大水平主应力、所述最小水平主应力、所述多个裂缝倾角和所述多个压裂液压力,确定所述裂缝的裂缝面上的多个第一法向应力、多个第一切向应力、多个第二切向应力、所述岩心所受合力在平行于所述裂缝面上的多个第一平行应力和垂直于所述裂缝面上的多个第一垂直应力,包括:
基于所述最大水平主应力、所述最小水平主应力、所述多个裂缝倾角中的每个裂缝倾角和所述多个压裂液压力中的每个压裂液压力,通过以下公式一,确定每个第一法向应力、每个第一切向应力和每个第二切向应力;
公式一:
Figure BDA0001874291220000031
其中,
Figure BDA0001874291220000032
为第k个第一法向应力,
Figure BDA0001874291220000033
为第k个第一切向应力,
Figure BDA0001874291220000034
为第k个第二切向应力,σ1为所述最大水平主应力,σ2为所述最小水平主应力,βk为第k个裂缝倾角,Pk为第k个压裂液压力,k满足k≥1,且k为整数;
基于所述最大水平主应力、所述最小水平主应力和所述每个裂缝倾角,通过以下公式二,确定所述每个第一平行应力和所述每个第一垂直应力;
公式二:
Figure BDA0001874291220000035
其中,
Figure BDA0001874291220000036
为第k个第一垂直应力,
Figure BDA0001874291220000037
为第k个第一平行应力,σ1为所述最大水平主应力,σ2为所述最小水平主应力,βk为所述第k个裂缝倾角,k满足k≥1,且k为整数。
在一种可能的实现方式中,所述基于所述多个第一法向应力、所述多个第一切向应力、所述多个第二切向应力、所述裂缝半长和所述曲率半径,确定所述裂缝面上的多个第一类型裂纹应力强度因子和多个第二类型裂纹应力强度因子,包括:
基于所述多个第一法向应力中的每个第一法向应力、所述多个第一切向应力中的每个第一切向应力、所述多个第二切向应力中的每个第二切向应力、所述裂缝半长和所述曲率半径,通过以下公式三,确定每个第一类型裂纹应力强度因子和每个第二类型裂纹应力强度因子;
公式三:
Figure BDA0001874291220000038
其中,
Figure BDA0001874291220000039
为第k个第一类型裂纹应力强度因子,
Figure BDA00018742912200000310
为第k个第二类型裂纹应力强度因子,
Figure BDA00018742912200000311
为第k个第一法向应力,
Figure BDA00018742912200000312
为第k个第一切向应力,
Figure BDA00018742912200000313
为第k个第二切向应力,r为所述曲率半径,a为所述裂缝半长,π为圆周率,k满足k≥1,且k为整数。
在一种可能的实现方式中,所述基于所述多个第一类型裂纹应力强度因子、所述多个第二类型裂纹应力强度因子、所述摩擦系数、所述曲率半径、所述多个第一平行应力、所述多个第一垂直应力和所述多个起裂角,确定所述裂缝的裂缝尖端的多个第二法向应力和多个第三切向应力,包括:
基于所述多个第一类型裂纹应力强度因子、所述多个第二类型裂纹应力强度因子、所述摩擦系数、所述曲率半径、所述多个第一平行应力、所述多个第一垂直应力和所述多个起裂角,确定满足第一预设条件的多个目标起裂角;
基于所述多个第一类型裂纹应力强度因子、所述多个第二类型裂纹应力强度因子、所述曲率半径、所述多个第一平行应力、所述多个第一垂直应力和所述多个目标起裂角,确定所述多个第二法向应力和所述多个第三切向应力。
在一种可能的实现方式中,所述基于所述多个第一类型裂纹应力强度因子、所述多个第二类型裂纹应力强度因子、所述摩擦系数、所述曲率半径、所述多个第一平行应力、所述多个第一垂直应力和所述多个起裂角,确定满足第一预设条件的多个目标起裂角,包括:
对于每个起裂角,基于所述多个第一类型裂纹应力强度因子中的每个第一类型裂纹应力强度因子、所述多个第二类型裂纹应力强度因子中的每个第二类型裂纹应力强度因子、所述摩擦系数、所述曲率半径、所述多个第一平行应力中的每个第一平行应力、所述多个第一垂直应力中的每个第一垂直应力和所述起裂角,确定所述起裂角是否满足以下公式四的等式;
公式四:
Figure BDA0001874291220000041
其中,μ为所述摩擦系数,
Figure BDA0001874291220000042
为第k个第一类型裂纹应力强度因子,
Figure BDA0001874291220000043
为第k个第二类型裂纹应力强度因子,π为圆周率,r为所述曲率半径,
Figure BDA0001874291220000044
为第k个第一垂直应力,
Figure BDA0001874291220000045
为第k个第一平行应力,θ为所述起裂角,k满足k≥1,且k为整数;
当所述起裂角满足所述公式四的等式时,确定所述起裂角满足所述第一预设条件,将所述起裂角确定为目标起裂角。
在一种可能的实现方式中,所述基于所述多个第一类型裂纹应力强度因子、所述多个第二类型裂纹应力强度因子、所述曲率半径、所述多个第一平行应力、所述多个第一垂直应力和所述多个目标起裂角,确定所述多个第二法向应力和所述多个第三切向应力,包括:
基于所述多个第一类型裂纹应力强度因子中的每个第一类型裂纹应力强度因子、所述多个第二类型裂纹应力强度因子中的每个第二类型裂纹应力强度因子、所述曲率半径、所述多个第一平行应力中的每个第一平行应力、所述多个第一垂直应力中的每个第一垂直应力和所述多个目标起裂角中的每个目标起裂角,通过以下公式五,确定每个第二法向应力和每个第三切向应力;
公式五:
Figure BDA0001874291220000051
其中,
Figure BDA0001874291220000052
为第h个第二法向应力,
Figure BDA0001874291220000053
为第h个第三切向应力,
Figure BDA0001874291220000054
为第k个第一类型裂纹应力强度因子,
Figure BDA0001874291220000055
为第k个第二类型裂纹应力强度因子,π为圆周率,r为所述曲率半径,
Figure BDA0001874291220000056
为第k个第一垂直应力,
Figure BDA0001874291220000057
为第k个第一平行应力,θh为第h个目标起裂角,k满足k≥1,且k为整数,h满足h≥1,且h为整数。
在一种可能的实现方式中,所述基于所述内聚力、所述摩擦系数、所述多个第二法向应力、所述多个第三切向应力、所述多个裂缝倾角和所述多个压裂液压力,确定所述目标井的闷井时间,包括:
基于所述摩擦系数、所述多个第二法向应力中的每个第二法向应力和所述多个第三切向应力中的每个第三切向应力,确定多个第四切向应力;
基于所述多个第四切向应力、所述多个裂缝倾角和所述内聚力,确定所述岩心的自吸起裂阈值压力;
基于所述自吸起裂阈值压力和所述压裂液在未闷井时的第一压裂液压力,确定所述目标井的闷井时间。
在一种可能的实现方式中,所述基于所述摩擦系数、所述多个第二法向应力中的每个第二法向应力和所述多个第三切向应力中的每个第三切向应力,确定多个第四切向应力,包括:
基于所述摩擦系数、所述多个第二法向应力中的每个第二法向应力和所述多个第三切向应力中的每个第三切向应力,通过以下公式六,确定每个第四切向应力;
公式六:
Figure BDA0001874291220000058
其中,
Figure BDA0001874291220000059
为第h个第四切向应力,μ为所述摩擦系数,
Figure BDA00018742912200000510
为第h个第三切向应力,
Figure BDA0001874291220000061
为第h个第二法向应力,h满足h≥1,且h为整数。
另一方面,提供了一种确定闷井时间的装置,所述装置包括:
第一获取模块,用于获取待测量的目标岩石的岩心,测定所述岩心水化后在多个围压下的多个第一抗压强度;
第一确定模块,用于基于所述多个围压和所述多个第一抗压强度之间的对应关系,确定所述岩心水化后的内聚力;
第二获取模块,用于获取所述岩心的摩擦系数、所述岩心的裂缝的多个起裂角、所述裂缝的多个裂缝倾角、所述裂缝的裂缝半长、所述裂缝的曲率半径以及压裂液在目标井中多个时刻下的多个压裂液压力;
第二确定模块,用于基于所述岩心的地应力测试结果,确定所述岩心的最大水平主应力和最小水平主应力;
第三确定模块,用于基于所述最大水平主应力、所述最小水平主应力、所述多个裂缝倾角和所述多个压裂液压力,确定所述裂缝的裂缝面上的多个第一法向应力、多个第一切向应力、多个第二切向应力、所述岩心所受合力在平行于所述裂缝面上的多个第一平行应力和垂直于所述裂缝面上的多个第一垂直应力;
第四确定模块,用于基于所述多个第一法向应力、所述多个第一切向应力、所述多个第二切向应力、所述裂缝半长和所述曲率半径,确定所述裂缝面上的多个第一类型裂纹应力强度因子和多个第二类型裂纹应力强度因子;
第五确定模块,用于基于所述多个第一类型裂纹应力强度因子、所述多个第二类型裂纹应力强度因子、所述摩擦系数、所述曲率半径、所述多个第一平行应力、所述多个第一垂直应力和所述多个起裂角,确定所述裂缝的裂缝尖端的多个第二法向应力和多个第三切向应力;
第六确定模块,用于基于所述内聚力、所述摩擦系数、所述多个第二法向应力、所述多个第三切向应力、所述多个裂缝倾角和所述多个压裂液压力,确定所述目标井的闷井时间。
在一种可能的实现方式中,所述第三确定模块,还用于基于所述最大水平主应力、所述最小水平主应力、所述多个裂缝倾角中的每个裂缝倾角和所述多个压裂液压力中的每个压裂液压力,通过以下公式一,确定每个第一法向应力、每个第一切向应力和每个第二切向应力;
公式一:
Figure BDA0001874291220000071
其中,
Figure BDA0001874291220000072
为第k个第一法向应力,
Figure BDA0001874291220000073
为第k个第一切向应力,
Figure BDA0001874291220000074
为第k个第二切向应力,σ1为所述最大水平主应力,σ2为所述最小水平主应力,βk为第k个裂缝倾角,Pk为第k个压裂液压力,k满足k≥1,且k为整数;
所述第三确定模块,还用于基于所述最大水平主应力、所述最小水平主应力和所述每个裂缝倾角,通过以下公式二,确定所述每个第一平行应力和所述每个第一垂直应力;
公式二:
Figure BDA0001874291220000075
其中,
Figure BDA0001874291220000076
为第k个第一垂直应力,
Figure BDA0001874291220000077
为第k个第一平行应力,σ1为所述最大水平主应力,σ2为所述最小水平主应力,βk为所述第k个裂缝倾角,k满足k≥1,且k为整数。
在一种可能的实现方式中,所述第四确定模块,还用于基于所述多个第一法向应力中的每个第一法向应力、所述多个第一切向应力中的每个第一切向应力、所述多个第二切向应力中的每个第二切向应力、所述裂缝半长和所述曲率半径,通过以下公式三,确定每个第一类型裂纹应力强度因子和每个第二类型裂纹应力强度因子;
公式三:
Figure BDA0001874291220000078
其中,
Figure BDA0001874291220000079
为第k个第一类型裂纹应力强度因子,
Figure BDA00018742912200000710
为第k个第二类型裂纹应力强度因子,
Figure BDA00018742912200000711
为第k个第一法向应力,
Figure BDA00018742912200000712
为第k个第一切向应力,
Figure BDA00018742912200000713
为第k个第二切向应力,r为所述曲率半径,a为所述裂缝半长,π为圆周率,k满足k≥1,且k为整数。
在一种可能的实现方式中,所述第五确定模块,还用于基于所述多个第一类型裂纹应力强度因子、所述多个第二类型裂纹应力强度因子、所述摩擦系数、所述曲率半径、所述多个第一平行应力、所述多个第一垂直应力和所述多个起裂角,确定满足第一预设条件的多个目标起裂角;
所述第五确定模块,还用于基于所述多个第一类型裂纹应力强度因子、所述多个第二类型裂纹应力强度因子、所述曲率半径、所述多个第一平行应力、所述多个第一垂直应力和所述多个目标起裂角,确定所述多个第二法向应力和所述多个第三切向应力。
在一种可能的实现方式中,所述第五确定模块,还用于对于每个起裂角,基于所述多个第一类型裂纹应力强度因子中的每个第一类型裂纹应力强度因子、所述多个第二类型裂纹应力强度因子中的每个第二类型裂纹应力强度因子、所述摩擦系数、所述曲率半径、所述多个第一平行应力中的每个第一平行应力、所述多个第一垂直应力中的每个第一垂直应力和所述起裂角,确定所述起裂角是否满足以下公式四的等式;
公式四:
Figure BDA0001874291220000081
其中,μ为所述摩擦系数,
Figure BDA0001874291220000082
为第k个第一类型裂纹应力强度因子,
Figure BDA0001874291220000083
为第k个第二类型裂纹应力强度因子,π为圆周率,r为所述曲率半径,
Figure BDA0001874291220000084
为第k个第一垂直应力,
Figure BDA00018742912200000810
为第k个第一平行应力,θ为所述起裂角,k满足k≥1,且k为整数;
所述第五确定模块,还用于当所述起裂角满足所述公式四的等式时,确定所述起裂角满足所述第一预设条件,将所述起裂角确定为目标起裂角。
在一种可能的实现方式中,所述第五确定模块,还用于基于所述多个第一类型裂纹应力强度因子中的每个第一类型裂纹应力强度因子、所述多个第二类型裂纹应力强度因子中的每个第二类型裂纹应力强度因子、所述曲率半径、所述多个第一平行应力中的每个第一平行应力、所述多个第一垂直应力中的每个第一垂直应力和所述多个目标起裂角中的每个目标起裂角,通过以下公式五,确定每个第二法向应力和每个第三切向应力;
公式五:
Figure BDA0001874291220000085
其中,
Figure BDA0001874291220000086
为第h个第二法向应力,
Figure BDA0001874291220000087
为第h个第三切向应力,
Figure BDA0001874291220000088
为第k个第一类型裂纹应力强度因子,
Figure BDA0001874291220000089
为第k个第二类型裂纹应力强度因子,π为圆周率,r为所述曲率半径,
Figure BDA0001874291220000091
为第k个第一垂直应力,
Figure BDA0001874291220000092
为第k个第一平行应力,θh为第h个目标起裂角,k满足k≥1,且k为整数,h满足h≥1,且h为整数。
在一种可能的实现方式中,所述第六确定模块,还用于基于所述摩擦系数、所述多个第二法向应力中的每个第二法向应力和所述多个第三切向应力中的每个第三切向应力,确定多个第四切向应力;
所述第六确定模块,还用于基于所述多个第四切向应力、所述多个裂缝倾角和所述内聚力,确定所述岩心的自吸起裂阈值压力;
所述第六确定模块,还用于基于所述自吸起裂阈值压力和所述压裂液在未闷井时的第一压裂液压力,确定所述目标井的闷井时间。
在一种可能的实现方式中,所述第六确定模块,还用于基于所述摩擦系数、所述多个第二法向应力中的每个第二法向应力和所述多个第三切向应力中的每个第三切向应力,通过以下公式六,确定每个第四切向应力;
公式六:
Figure BDA0001874291220000093
其中,
Figure BDA0001874291220000094
为第h个第四切向应力,μ为所述摩擦系数,
Figure BDA0001874291220000095
为第h个第三切向应力,
Figure BDA0001874291220000096
为第h个第二法向应力,h满足h≥1,且h为整数。
另一方面,本发明提供了一种计算设备,所述计算设备包括处理器和存储器,所述存储器中存储有至少一条指令、至少一段程序、代码集或指令集,所述指令、所述程序、所述代码集或所述指令集由所述处理器加载并执行以实现上述确定闷井时间的方法中所执行的操作。
另一方面,本发明提供了一种计算机可读存储介质,所述计算机可读存储介质中存储有至少一条指令、至少一段程序、代码集或指令集,所述指令、所述程序、所述代码集或所述指令集由处理器加载并执行以实现上述确定闷井时间的方法中所执行的操作。
本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是:
本发明实施例提供的一种确定闷井时间的方法,计算设备获取岩心的摩擦系数、岩心的裂缝的多个起裂角、裂缝的多个裂缝倾角、裂缝的裂缝半长、裂缝的曲率半径以及压裂液在目标井中多个时刻下的多个压裂液压力。基于获取的多个围压和多个抗压强度之间的对应关系,确定岩心水化后的内聚力;基于岩心的地应力测试结果,确定岩心的最大水平主应力和最小水平主应力。基于最大水平主应力、最小水平主应力、多个裂缝倾角和多个压裂液压力,确定裂缝的裂缝面上的多个第一法向应力、多个第一切向应力、多个第二切向应力、多个第一平行应力和多个第一垂直应力。基于多个第一法向应力、多个第一切向应力、多个第二切向应力、裂缝半长和曲率半径,确定多个第一类型裂纹应力强度因子和多个第二类型裂纹应力强度因子。基于多个第一类型裂纹应力强度因子、多个第二类型裂纹应力强度因子、摩擦系数、曲率半径、多个第一平行应力、多个第一垂直应力和多个起裂角,确定多个第二法向应力和多个第三切向应力。基于内聚力、摩擦系数、多个第二法向应力、多个第三切向应力、多个裂缝倾角和多个压裂液压力,确定目标井的闷井时间。该方法根据目标井闷井期间压裂液压力降落情况,通过单井的具体情况准确调整该井的闷井时间,确定最佳闷井时间,针对性强,调整的准确率高。
附图说明
图1是本发明实施例提供的一种确定闷井时间的方法的流程图;
图2是本发明实施例提供的一种确定闷井时间的方法的流程图;
图3是本发明实施例提供的岩心的自吸量随时间变化曲线的示意图;
图4是本发明实施例提供的一种确定内聚力的示意图;
图5是本发明实施例提供的第四切向应力随裂缝倾角变化曲线的示意图;
图6是本发明实施例提供的确定自吸起裂阈值压力的示意图;
图7是本发明实施例提供的确定闷井时间的示意图;
图8是本发明实施例提供的一种确定闷井时间的装置的结构示意图;
图9是本发明实施例提供的一种计算设备的结构框图。
具体实施方式
为使本发明的技术方案和优点更加清楚,下面对本发明实施方式作进一步地详细描述。
本发明实施例提供了一种确定闷井时间的方法,参见图1,该方法包括:
步骤101:计算设备获取待测量的目标岩石的岩心,测定岩心水化后在多个围压下的多个抗压强度。
步骤102:计算设备基于多个围压和多个抗压强度之间的对应关系,确定岩心水化后的内聚力。
步骤103:计算设备获取岩心的摩擦系数、岩心的裂缝的多个起裂角、裂缝的多个裂缝倾角、裂缝的裂缝半长、裂缝的曲率半径以及压裂液在目标井中多个时刻下的多个压裂液压力。
步骤104:计算设备基于岩心的地应力测试结果,确定岩心的最大水平主应力和最小水平主应力。
步骤105:计算设备基于最大水平主应力、最小水平主应力、多个裂缝倾角和多个压裂液压力,确定裂缝的裂缝面上的多个第一法向应力、多个第一切向应力、多个第二切向应力、岩心所受合力在平行于裂缝面上的多个第一平行应力和垂直于裂缝面上的多个第一垂直应力。
步骤106:计算设备基于多个第一法向应力、多个第一切向应力、多个第二切向应力、裂缝半长和曲率半径,确定裂缝面上的多个第一类型裂纹应力强度因子和多个第二类型裂纹应力强度因子。
步骤107:计算设备基于多个第一类型裂纹应力强度因子、多个第二类型裂纹应力强度因子、摩擦系数、曲率半径、多个第一平行应力、多个第一垂直应力和多个起裂角,确定裂缝的裂缝尖端的多个第二法向应力和多个第三切向应力。
步骤108:计算设备基于内聚力、摩擦系数、多个第二法向应力、多个第三切向应力、多个裂缝倾角和多个压裂液压力,确定目标井的闷井时间。
在一种可能的实现方式中,计算设备基于最大水平主应力、最小水平主应力、多个裂缝倾角和多个压裂液压力,确定裂缝的裂缝面上的多个第一法向应力、多个第一切向应力、多个第二切向应力、岩心所受合力在平行于裂缝面上的多个第一平行应力和垂直于裂缝面上的多个第一垂直应力,包括:
基于最大水平主应力、最小水平主应力、多个裂缝倾角中的每个裂缝倾角和多个压裂液压力中的每个压裂液压力,通过以下公式一,确定每个第一法向应力、每个第一切向应力和每个第二切向应力;
公式一:
Figure BDA0001874291220000121
其中,
Figure BDA0001874291220000122
为第k个第一法向应力,
Figure BDA0001874291220000123
为第k个第一切向应力,
Figure BDA0001874291220000124
为第k个第二切向应力,σ1为最大水平主应力,σ2为最小水平主应力,βk为第k个裂缝倾角,Pk为第k个压裂液压力,k满足k≥1,且k为整数;
基于最大水平主应力、最小水平主应力和每个裂缝倾角,通过以下公式二,确定每个第一平行应力和每个第一垂直应力;
公式二:
Figure BDA0001874291220000125
其中,
Figure BDA0001874291220000126
为第k个第一垂直应力,
Figure BDA0001874291220000127
为第k个第一平行应力,σ1为最大水平主应力,σ2为最小水平主应力,βk为第k个裂缝倾角,k满足k≥1,且k为整数。
在另一种可能的实现方式中,计算设备基于多个第一法向应力、多个第一切向应力、多个第二切向应力、裂缝半长和曲率半径,确定裂缝面上的多个第一类型裂纹应力强度因子和多个第二类型裂纹应力强度因子,包括:
基于多个第一法向应力中的每个第一法向应力、多个第一切向应力中的每个第一切向应力、多个第二切向应力中的每个第二切向应力、裂缝半长和曲率半径,通过以下公式三,确定每个第一类型裂纹应力强度因子和每个第二类型裂纹应力强度因子;
公式三:
Figure BDA0001874291220000128
其中,
Figure BDA0001874291220000129
为第k个第一类型裂纹应力强度因子,
Figure BDA00018742912200001210
为第k个第二类型裂纹应力强度因子,
Figure BDA00018742912200001211
为第k个第一法向应力,
Figure BDA00018742912200001212
为第k个第一切向应力,
Figure BDA00018742912200001213
为第k个第二切向应力,r为曲率半径,a为裂缝半长,π为圆周率,k满足k≥1,且k为整数。
在另一种可能的实现方式中,计算设备基于多个第一类型裂纹应力强度因子、多个第二类型裂纹应力强度因子、摩擦系数、曲率半径、多个第一平行应力、多个第一垂直应力和多个起裂角,确定裂缝的裂缝尖端的多个第二法向应力和多个第三切向应力,包括:
基于多个第一类型裂纹应力强度因子、多个第二类型裂纹应力强度因子、摩擦系数、曲率半径、多个第一平行应力、多个第一垂直应力和多个起裂角,确定满足第一预设条件的多个目标起裂角;
基于多个第一类型裂纹应力强度因子、多个第二类型裂纹应力强度因子、曲率半径、多个第一平行应力、多个第一垂直应力和多个目标起裂角,确定多个第二法向应力和多个第三切向应力。
在另一种可能的实现方式中,计算设备基于多个第一类型裂纹应力强度因子、多个第二类型裂纹应力强度因子、摩擦系数、曲率半径、多个第一平行应力、多个第一垂直应力和多个起裂角,确定满足第一预设条件的多个目标起裂角,包括:
对于每个起裂角,基于多个第一类型裂纹应力强度因子中的每个第一类型裂纹应力强度因子、多个第二类型裂纹应力强度因子中的每个第二类型裂纹应力强度因子、摩擦系数、曲率半径、多个第一平行应力中的每个第一平行应力、多个第一垂直应力中的每个第一垂直应力和起裂角,确定起裂角是否满足以下公式四的等式;
公式四:
Figure BDA0001874291220000131
其中,μ为摩擦系数,
Figure BDA0001874291220000132
为第k个第一类型裂纹应力强度因子,
Figure BDA0001874291220000133
为第k个第二类型裂纹应力强度因子,π为圆周率,r为曲率半径,
Figure BDA0001874291220000134
为第k个第一垂直应力,
Figure BDA0001874291220000135
为第k个第一平行应力,θ为起裂角,k满足k≥1,且k为整数;
当起裂角满足公式四的等式时,确定起裂角满足第一预设条件,将起裂角确定为目标起裂角。
在另一种可能的实现方式中,计算设备基于多个第一类型裂纹应力强度因子、多个第二类型裂纹应力强度因子、曲率半径、多个第一平行应力、多个第一垂直应力和多个目标起裂角,确定多个第二法向应力和多个第三切向应力,包括:
基于多个第一类型裂纹应力强度因子中的每个第一类型裂纹应力强度因子、多个第二类型裂纹应力强度因子中的每个第二类型裂纹应力强度因子、曲率半径、多个第一平行应力中的每个第一平行应力、多个第一垂直应力中的每个第一垂直应力和多个目标起裂角中的每个目标起裂角,通过以下公式五,确定每个第二法向应力和每个第三切向应力;
公式五:
Figure BDA0001874291220000141
其中,
Figure BDA0001874291220000142
为第h个第二法向应力,
Figure BDA0001874291220000143
为第h个第三切向应力,
Figure BDA0001874291220000144
为第k个第一类型裂纹应力强度因子,
Figure BDA0001874291220000145
为第k个第二类型裂纹应力强度因子,π为圆周率,r为曲率半径,
Figure BDA0001874291220000146
为第k个第一垂直应力,
Figure BDA0001874291220000147
为第k个第一平行应力,θh为第h个目标起裂角,k满足k≥1,且k为整数,h满足h≥1,且h为整数。
在另一种可能的实现方式中,计算设备基于内聚力、摩擦系数、多个第二法向应力、多个第三切向应力、多个裂缝倾角和多个压裂液压力,确定目标井的闷井时间,包括:
基于摩擦系数、多个第二法向应力中的每个第二法向应力和多个第三切向应力中的每个第三切向应力,确定多个第四切向应力;
基于多个第四切向应力、多个裂缝倾角和内聚力,确定岩心的自吸起裂阈值压力;
基于自吸起裂阈值压力和压裂液在未闷井时的第一压裂液压力,确定目标井的闷井时间。
在另一种可能的实现方式中,计算设备基于摩擦系数、多个第二法向应力中的每个第二法向应力和多个第三切向应力中的每个第三切向应力,确定多个第四切向应力,包括:
基于摩擦系数、多个第二法向应力中的每个第二法向应力和多个第三切向应力中的每个第三切向应力,通过以下公式六,确定每个第四切向应力;
公式六:
Figure BDA0001874291220000148
其中,
Figure BDA00018742912200001411
为第h个第四切向应力,μ为摩擦系数,
Figure BDA0001874291220000149
为第h个第三切向应力,
Figure BDA00018742912200001410
为第h个第二法向应力,h满足h≥1,且h为整数。
本发明实施例提供的一种确定闷井时间的方法,计算设备获取岩心的摩擦系数、岩心的裂缝的多个起裂角、裂缝的多个裂缝倾角、裂缝的裂缝半长、裂缝的曲率半径以及压裂液在目标井中多个时刻下的多个压裂液压力。基于获取的多个围压和多个抗压强度之间的对应关系,确定岩心水化后的内聚力;基于岩心的地应力测试结果,确定岩心的最大水平主应力和最小水平主应力。基于最大水平主应力、最小水平主应力、多个裂缝倾角和多个压裂液压力,确定裂缝的裂缝面上的多个第一法向应力、多个第一切向应力、多个第二切向应力、多个第一平行应力和多个第一垂直应力。基于多个第一法向应力、多个第一切向应力、多个第二切向应力、裂缝半长和曲率半径,确定多个第一类型裂纹应力强度因子和多个第二类型裂纹应力强度因子。基于多个第一类型裂纹应力强度因子、多个第二类型裂纹应力强度因子、摩擦系数、曲率半径、多个第一平行应力、多个第一垂直应力和多个起裂角,确定多个第二法向应力和多个第三切向应力。基于内聚力、摩擦系数、多个第二法向应力、多个第三切向应力、多个裂缝倾角和多个压裂液压力,确定目标井的闷井时间。该方法根据目标井闷井期间压裂液压力降落情况,通过单井的具体情况准确调整该井的闷井时间,确定最佳闷井时间,针对性强,调整的准确率高。
本发明实施例提供了一种确定闷井时间的方法,参见图2,该方法包括:
步骤201:计算设备获取待测量的目标岩石的岩心,测定岩心水化后在多个围压下的多个抗压强度。
计算设备在同一井段获取至少两个物性相近的待测量的目标岩石的岩心,按照设计配方配制压裂液,将该压裂液盛放在玻璃容器中,并将其中一个岩心浸泡在配制好的压裂液中。在第一设定温度下,将玻璃容器放入水浴锅加热,每隔一定时间将岩心取出在第二设定温度下烘干至恒重后称重,绘制不同时间段的自吸量随时间变化曲线,直至岩心自吸速率变缓,记录岩心的临界自吸时间,参见图3。
将剩余岩心分别浸泡在压裂液中,确保浸泡后的压裂液液面高出岩心顶端预设距离。当浸泡岩心达到临界自吸时间后,取出岩心,自然风干后在多个围压下依次测定岩心破坏时对应的多个抗压强度。
第一设定温度的高低可以根据需要进行设置并更改,在本发明实施例中,对第一设定温度的高低不作具体限定。例如,第一设定温度可以为80℃、90℃或者100℃。优选地,第一设定温度为90℃。
第二设定温度的高低可以根据需要进行设置并更改,在本发明实施例中,对第二设定温度的高低不作具体限定。例如,第二设定温度可以为50℃、60℃或者70℃。优选地,第一设定温度为60℃。
预设距离的大小可以根据需要进行设置并更改,在本发明实施例中,对预设距离的大小不作具体限定。例如,预设距离可以为1cm、2cm或者3cm。优选地,预设距离为2cm。
在一种可能的实现方式中,计算设备依次测定岩心在围压0MPa、20MPa和50MPa下的抗压强度,分别得到抗压强度为43.2MPa、101.1MPa和198.6MPa。
步骤202:计算设备基于多个围压和多个抗压强度之间的对应关系,确定岩心水化后的内聚力。
建立直角坐标系,在该直角坐标系中基于测定的围压和抗压强度的关系绘制一组岩心破坏时的应力圆;基于该一组应力圆,绘制该应力圆的切线,该切线与直角坐标系Y轴的交点即为岩心水化后的内聚力。
在一种可能的实现方式中,当计算设备测定岩心在围压0MPa、20MPa和50MPa下对应的抗压强度分别为43.2MPa、101.1MPa和198.6MPa时,根据该围压和抗压强度的关系绘制一组应力圆。做一条与一组应力圆均相切的直线,该直线与Y轴的交点即为内聚力,参见图4。
步骤203:计算设备获取岩心的摩擦系数、岩心的裂缝的多个起裂角、裂缝的多个裂缝倾角、裂缝的裂缝半长、裂缝的曲率半径以及压裂液在目标井中多个时刻下的多个压裂液压力。
计算设备获取岩心与压裂液之间的摩擦系数,该摩擦系数可以为0~1范围内的任一值,在本发明实施例中,对该摩擦系数不作具体限定。例如,该摩擦系数可以为0.5、0.62或者0.65。
计算设备获取裂缝的多个起裂角。对于每个起裂角,该起裂角可以为0°~180°范围内的任一角度,在本发明实施例中,对该起裂角不作具体限定。例如,该起裂角可以为40°、45.33°或者50°。
计算设备获取多个裂缝倾角,对于每个裂缝倾角,该裂缝倾角可以为0°~90°范围内的任一角度,在本发明实施例中,对该裂缝倾角不作具体限定。例如,该裂缝倾角可以为40°、50°或者60°。
计算设备获取裂缝的曲率半径,该曲率半径可以为任一值,在本发明实施例中,对该曲率半径不作具体限定。例如,该曲率半径为0.5mm、1mm或者1.5mm。
计算设备获取裂缝的裂缝长,该裂缝长可以为任一值,在本发明实施例中,对该裂缝长不作具体限定。例如,该裂缝长为150mm、200mm或者300mm。
计算设备根据获取的裂缝长,进而确定裂缝半长。例如,当裂缝长为150mm时,裂缝半长为75mm;当裂缝长为200mm时,裂缝半长为100mm;当裂缝长为300mm时,裂缝半长为150mm。
计算设备还获取压裂液在目标井中不同时刻下的多个压裂液压力,其中包括获取压裂液在最初未闷井时的压裂液压力和压裂液在闷井后不同时刻下的压裂液压力。将压裂液在最初未闷井时的压裂液压力称为第一压裂液压力,例如,第一压裂液压力为79MPa。闷井后压裂液压力会随着时间推移而逐渐下降,例如,经过一定时间,压裂液压力逐渐降为70MPa、67MPa和65.5MPa等。
步骤204:计算设备基于岩心的地应力测试结果,确定岩心的最大水平主应力和最小水平主应力。
地应力测试方法主要有声发射法、应力解除法、应力恢复法和水压致裂法等,可以采取声发射法、应力解除法、应力恢复法和水压致裂法中的任一一种。在本发明实施例中,对地应力测试方法的种类不作具体限定。
对该岩心进行地应力测试,从而确定岩心的最大水平主应力和最小水平主应力。例如,根据地应力测试结果,得到最大水平主应力为61.25MPa,最小水平主应力为57.67MPa。
步骤205:计算设备基于最大水平主应力、最小水平主应力、多个裂缝倾角和多个压裂液压力,确定裂缝的裂缝面上的多个第一法向应力、多个第一切向应力、多个第二切向应力、岩心所受合力在平行于裂缝面上的多个第一平行应力和垂直于裂缝面上的多个第一垂直应力。
本步骤可以通过以下步骤(1)至(2)实现,包括:
(1):计算设备基于最大水平主应力、最小水平主应力、多个裂缝倾角中的每个裂缝倾角和多个压裂液压力中的每个压裂液压力,通过以下公式一,确定每个第一法向应力、每个第一切向应力和每个第二切向应力。
公式一:
Figure BDA0001874291220000181
其中,
Figure BDA0001874291220000182
为第k个第一法向应力,
Figure BDA0001874291220000183
为第k个第一切向应力,
Figure BDA0001874291220000184
为第k个第二切向应力,σ1为最大水平主应力,σ2为最小水平主应力,βk为第k个裂缝倾角,Pk为第k个压裂液压力,k满足k≥1,且k为整数。
需要说明的一点是,当计算中涉及到裂缝倾角时,将裂缝倾角均换算成弧度再进行计算。例如,裂缝倾角为50°时,换算成弧度为
Figure BDA0001874291220000185
换算公式为
Figure BDA0001874291220000186
其中,β为弧度制的裂缝倾角,φ为角度制的裂缝倾角,在后续计算过程中,均采用弧度制的裂缝倾角。
例如,最大水平主应力和最小水平主应力分别为61.25MPa和57.67MPa,压裂液压力为67MPa,裂缝倾角为50°时,将其带入公式一,得到:
Figure BDA0001874291220000187
即最大水平主应力和最小水平主应力分别为61.25MPa和57.67MPa时,在压裂液压力为67MPa,裂缝倾角为50°的条件下,对应的第一法向应力、第一切向应力和第二切向应力分别为7.22MPa、7.85MPa和-1.76MPa。
需要说明的另一点是,本发明实施例中的力的正负代表的是方向,规定拉应力的方向为正,与拉应力方向相同的力为正,与拉应力方向相反的力为负。例如,第二切向应力与拉应力的方向相反,所以为负,如上述计算中带入的压裂液压力应为-67MPa和上述计算中得到的第二切向应力为-1.76MPa;第一切向应力与拉应力的方向相同,所以为正,如上述计算中得到的第一切向应力为7.85MPa。
(2):计算设备基于最大水平主应力、最小水平主应力和每个裂缝倾角,确定每个第一平行应力和每个第一垂直应力。
计算设备基于最大水平主应力、最小水平主应力和每个裂缝倾角,通过以下公式二,确定每个第一平行应力和每个第一垂直应力。
公式二:
Figure BDA0001874291220000191
其中,
Figure BDA0001874291220000192
为第k个第一垂直应力,
Figure BDA0001874291220000193
为第k个第一平行应力,σ1为最大水平主应力,σ2为最小水平主应力,βk为第k个裂缝倾角,k满足k≥1,且k为整数。
例如,最大水平主应力和最小水平主应力分别为61.25MPa和57.67MPa,裂缝倾角为50°时,将其带入公式二,得到:
Figure BDA0001874291220000194
即最大水平主应力和最小水平主应力分别为61.25MPa和57.67MPa时,在裂缝倾角为50°的条件下,对应的第一平行应力和第一垂直应力分别为59.15MPa和59.77MPa。
步骤206:计算设备基于多个第一法向应力、多个第一切向应力、多个第二切向应力、裂缝半长和曲率半径,确定裂缝面上的多个第一类型裂纹应力强度因子和多个第二类型裂纹应力强度因子。
计算设备基于每个第一法向应力、每个第一切向应力、每个第二切向应力、裂缝半长和曲率半径,通过以下公式三,确定每个第一类型裂纹应力强度因子和每个第二类型裂纹应力强度因子。
公式三:
Figure BDA0001874291220000195
其中,
Figure BDA0001874291220000196
为第k个第一类型裂纹应力强度因子,
Figure BDA0001874291220000197
为第k个第二类型裂纹应力强度因子,
Figure BDA0001874291220000198
为第k个第一法向应力,
Figure BDA0001874291220000199
为第k个第一切向应力,
Figure BDA00018742912200001910
为第k个第二切向应力,r为曲率半径,a为裂缝半长,π为圆周率。
例如,当第一法向应力、第一切向应力和第二切向应力分别为7.22MPa、7.85MPa和-1.76MPa,曲率半径为1mm,裂缝半长为100mm时,带入公式三,得到:
Figure BDA00018742912200001911
即在第一法向应力、第一切向应力和第二切向应力分别为7.22MPa、7.85MPa和-1.76MPa,曲率半径为1mm,裂缝半长为100mm的条件下,对应的第一类型裂纹应力强度因子和第二类型裂纹应力强度因子分别为4.05MPa·m0.5和-0.99MPa·m0.5
需要说明的一点是,裂纹主要分为三种基本类型,分别为张开型、滑开型和撕开型三种,其中,张开型和滑开型为常见的裂纹类型。本发明实施例中的第一类型裂纹应力强度因子和第二类型裂纹应力强度因子分别表示张开型裂纹的应力强度因子和滑开型裂纹的应力强度因子。
步骤207:计算设备基于多个第一类型裂纹应力强度因子、多个第二类型裂纹应力强度因子、摩擦系数、曲率半径、多个第一平行应力、多个第一垂直应力和多个起裂角,确定满足第一预设条件的多个目标起裂角。
本步骤可以通过以下步骤(1)至(2)实现,包括:
(1):对于每个起裂角,计算设备基于每个第一类型裂纹应力强度因子、每个第二类型裂纹应力强度因子、摩擦系数、曲率半径、每个第一平行应力、每个第一垂直应力和该起裂角,确定该起裂角是否满足以下公式四的等式。
公式四:
Figure BDA0001874291220000201
其中,μ为摩擦系数,
Figure BDA0001874291220000202
为第k个第一类型裂纹应力强度因子,
Figure BDA0001874291220000203
为第k个第二类型裂纹应力强度因子,π为圆周率,r为曲率半径,
Figure BDA0001874291220000204
为第k个第一垂直应力,
Figure BDA0001874291220000205
为第k个第一平行应力,θ为起裂角。
例如,当第一平行应力和第一垂直应力分别为59.15MPa和59.77MPa,第一类型裂纹应力强度因子和第二类型裂纹应力强度因子分别为4.05MPa·m0.5和-0.99MPa·m0.5,曲率半径为1mm,摩擦系数为0.62时,假设起裂角为某一角度,将其带入公式四,确定该起裂角是否满足公式四的等式。
需要说明的一点是,在对起裂角进行计算时,也需要先换算成弧度再进行计算,换算公式为
Figure BDA0001874291220000206
其中,δ为角度制的起裂角,θ为弧度制的起裂角,在后续计算过程中,均采用弧度制的起裂角。
(2):当该起裂角满足公式四的等式时,计算设备确定该起裂角满足第一预设条件,将该起裂角确定为目标起裂角。
例如,当第一平行应力和第一垂直应力分别为59.15MPa和59.77MPa,第一类型裂纹应力强度因子和第二类型裂纹应力强度因子分别为4.05MPa·m0.5和-0.99MPa·m0.5,曲率半径为1mm,摩擦系数为0.62时,假设起裂角为45.33°时,将其带入公式四,确定该起裂角满足公式四的等式,则计算设备确定该起裂角满足第一预设条件,将该起裂角45.33°确定为目标起裂角;假设起裂角为50°,将其带入公式四,该起裂角不满足公式四的等式,则计算设备确定该起裂角不满足第一预设条件,则该起裂角不能作为目标起裂角。
步骤208:计算设备基于多个第一类型裂纹应力强度因子、多个第二类型裂纹应力强度因子、曲率半径、多个第一平行应力、多个第一垂直应力和多个目标起裂角,确定多个第二法向应力和多个第三切向应力。
计算设备基于每个第一类型裂纹应力强度因子、每个第二类型裂纹应力强度因子、曲率半径、每个第一平行应力、每个第一垂直应力和每个目标起裂角,通过以下公式五,确定每个第二法向应力和每个第三切向应力;
公式五:
Figure BDA0001874291220000211
其中,
Figure BDA0001874291220000212
为第h个第二法向应力,
Figure BDA0001874291220000213
为第h个第三切向应力,
Figure BDA0001874291220000214
为第k个第一类型裂纹应力强度因子,
Figure BDA0001874291220000215
为第k个第二类型裂纹应力强度因子,π为圆周率,r为曲率半径,
Figure BDA0001874291220000216
为第k个第一垂直应力,
Figure BDA0001874291220000217
为第k个第一平行应力,θh为第h个目标起裂角,k满足k≥1,且k为整数,h满足h≥1,且h为整数。
例如,当第一类型裂纹应力强度因子和第二类型裂纹应力强度因子分别为4.05MPa·m0.5和-0.99MPa·m0.5,第一平行应力和第一垂直应力分别为59.15MPa和59.77MPa,曲率半径为1mm,目标起裂角为45.33°时,将其带入公式五,得到:
Figure BDA0001874291220000218
即在第一类型裂纹应力强度因子和第二类型裂纹应力强度因子分别为4.05MPa·m0.5和-0.99MPa·m0.5,第一平行应力和第一垂直应力分别为59.15MPa和59.77MPa,曲率半径为1mm,目标起裂角为45.33°的条件下,对应的第二法向应力和第三切向应力分别为-7.022MPa和10.088MPa。
步骤209:计算设备基于摩擦系数、多个第二法向应力中的每个第二法向应力和多个第三切向应力中的每个第三切向应力,确定多个第四切向应力。
计算设备基于摩擦系数、每个第二法向应力和每个第三切向应力,通过以下公式六,确定每个第四切向应力。
公式六:
Figure BDA0001874291220000221
其中,
Figure BDA0001874291220000224
为第h个第四切向应力,μ为摩擦系数,
Figure BDA0001874291220000222
为第h个第三切向应力,
Figure BDA0001874291220000223
为第h个第二法向应力,h满足h≥1,且h为整数。
在一种可能的实现方式中,对于公式六,当第三切向应力的大小小于摩擦系数与第二法向应力的大小的乘积时,计算设备确定第四切向应力为0。当第二法向应力为负,第三切向应力为正,且第三切向应力的大小大于摩擦系数与第二法向应力的大小的乘积时,计算设备确定第四切向应力为摩擦系数与第二法向应力的乘积与第三切向应力的和。当第二法向应力为负,第三切向应力为负,且第三切向应力的大小大于摩擦系数与第二法向应力的大小的乘积时,计算设备确定第四切向应力为第三切向应力与该乘积的差值。当第二法向应力为正时,计算设备确定第四切向应力为第三切向应力。
例如,当第二法向应力和第三切向应力分别为-7.022MPa和10.088MPa时,摩擦系数为0.62,由上述可知,第二法向应力为负,第三切向应力为正,且第三切向应力的大小大于摩擦系数与第二法向应力的大小的乘积,则第四切向应力为摩擦系数与第二法向应力的乘积与第三切向应力的和。将以上数据带入公式六,计算得到第四切向应力为5.73MPa,同时该第四切向应力为裂缝倾角为50°时对应的第四切向应力。由上述可知,第二法向应力和第三切向应力是在裂缝倾角为50°时计算得到的。因此,可根据多个裂缝倾角计算出该多个裂缝倾角对应的第四切向应力,绘制多个裂缝倾角对应的第四切向应力关系曲线,参见图5。
步骤210:计算设备基于多个第四切向应力、多个裂缝倾角和内聚力,确定岩心的自吸起裂阈值压力。
本步骤可以通过以下步骤(1)至(3)实现,包括:
(1):对于每个裂缝倾角,计算设备确定多个压裂液压力下对应的多个第四切向应力。
对于每个裂缝倾角,计算设备确定在该裂缝倾角一定时,多个压裂液压力中的每个压裂液压力对应的每个第四切向应力。
例如,在裂缝倾角为0°时,压裂液压力为70MPa、67MPa或者65.5MPa等任一压裂液压力对应的第四切向应力。例如,当裂缝倾角为0°,压裂液压力为65.5MPa时,对应的第四切向应力为10.01MPa;裂缝倾角为50°,压裂液压力为67MPa时,对应的第四切向应力也为10.01MPa。
(2):计算设备通过以下公式七,确定该第四切向应力等于内聚力时对应的最小的压裂液压力。
公式七:
Figure BDA0001874291220000231
其中,
Figure BDA0001874291220000232
为第h个第四切向应力,c为内聚力,h满足h≥1,且h为整数。
例如,当内聚力为10.01MPa时,计算设备确定第四切向应力为10.01MPa时对应的最小压裂液压力。由步骤(1)中可知,裂缝倾角为0°,第四切向应力为10.01MPa时,压裂液压力为65.5MPa;裂缝倾角为50°,第四切向应力为10.01MPa时,压裂液压力为67MPa,对应的最小压裂液压力为65.5MPa。
需要说明的一点是,第四切向应力大于等于内聚力时,岩心均会发生起裂,临界条件为第四切向应力等于内聚力。当第四切向应力小于内聚力时,岩心则不会发生起裂。
(3):计算设备将该最小的压裂液压力确定为岩心的自吸起裂阈值压力。
例如,由图6可以看出:内聚力为10.01MPa,第四切向应力为10.01MPa时,对应的压裂液压力分别为65.5MPa和67MPa,而最小的压裂液压力为65.5MPa,因此,将该65.5MPa确定为岩心的自吸起裂阈值压力,参见图6。
步骤211:计算设备基于自吸起裂阈值压力和压裂液在未闷井时的第一压裂液压力,确定目标井的闷井时间。
计算设备基于第一压裂液压力和自吸起裂阈值压力,确定压裂液压力由第一压裂液压力降至自吸起裂阈值压力的时间。计算设备将该时间确定为目标井的闷井时间。
例如,第一压裂液压力为79MPa,自吸起裂阈值压力为65.5MPa,压裂液压力由79MPa降至65.5MPa的时间为6天,则将该时间6天确定为闷井时间,即闷井时间为6天,参见图7。
本发明实施例提供的一种确定闷井时间的方法,计算设备获取岩心的摩擦系数、岩心的裂缝的多个起裂角、裂缝的多个裂缝倾角、裂缝的裂缝半长、裂缝的曲率半径以及压裂液在目标井中多个时刻下的多个压裂液压力。基于获取的多个围压和多个抗压强度之间的对应关系,确定岩心水化后的内聚力;基于岩心的地应力测试结果,确定岩心的最大水平主应力和最小水平主应力。基于最大水平主应力、最小水平主应力、多个裂缝倾角和多个压裂液压力,确定裂缝的裂缝面上的多个第一法向应力、多个第一切向应力、多个第二切向应力、多个第一平行应力和多个第一垂直应力。基于多个第一法向应力、多个第一切向应力、多个第二切向应力、裂缝半长和曲率半径,确定多个第一类型裂纹应力强度因子和多个第二类型裂纹应力强度因子。基于多个第一类型裂纹应力强度因子、多个第二类型裂纹应力强度因子、摩擦系数、曲率半径、多个第一平行应力、多个第一垂直应力和多个起裂角,确定多个第二法向应力和多个第三切向应力。基于内聚力、摩擦系数、多个第二法向应力、多个第三切向应力、多个裂缝倾角和多个压裂液压力,确定目标井的闷井时间。该方法根据目标井闷井期间压裂液压力降落情况,通过单井的具体情况准确调整该井的闷井时间,确定最佳闷井时间,针对性强,调整的准确率高。
本发明实施例提供了一种确定闷井时间的装置,该装置应用在计算设备中,用于执行上述确定闷井时间的方法中计算设备执行的步骤。参见图8,该装置包括:
第一获取模块801,用于获取待测量的目标岩石的岩心,测定岩心水化后在多个围压下的多个第一抗压强度。
第一确定模块802,用于基于多个围压和多个抗压强度之间的对应关系,确定岩心水化后的内聚力。
第二获取模块803,用于获取岩心的摩擦系数、岩心的裂缝的多个起裂角、裂缝的多个裂缝倾角、裂缝的裂缝半长、裂缝的曲率半径以及压裂液在目标井中多个时刻下的多个压裂液压力。
第二确定模块804,用于用于基于岩心的地应力测试结果,确定岩心的最大水平主应力和最小水平主应力。
第三确定模块805,用于基于最大水平主应力、最小水平主应力、多个裂缝倾角和多个压裂液压力,确定裂缝的裂缝面上的多个第一法向应力、多个第一切向应力、多个第二切向应力、岩心所受合力在平行于裂缝面上的多个第一平行应力和垂直于裂缝面上的多个第一垂直应力。
第四确定模块806,用于基于多个第一法向应力、多个第一切向应力、多个第二切向应力、裂缝半长和曲率半径,确定裂缝面上的多个第一类型裂纹应力强度因子和多个第二类型裂纹应力强度因子。
第五确定模块807,用于基于多个第一类型裂纹应力强度因子、多个第二类型裂纹应力强度因子、摩擦系数、曲率半径、多个第一平行应力、多个第一垂直应力和多个起裂角,确定裂缝的裂缝尖端的多个第二法向应力和多个第三切向应力。
第六确定模块808,用于基于内聚力、摩擦系数、多个第二法向应力、多个第三切向应力、多个裂缝倾角和多个压裂液压力,确定目标井的闷井时间。
在一种可能的实现方式中,第三确定模块805,还用于基于最大水平主应力、最小水平主应力、多个裂缝倾角中的每个裂缝倾角和多个压裂液压力中的每个压裂液压力,通过以下公式一,确定每个第一法向应力、每个第一切向应力和每个第二切向应力;
公式一:
Figure BDA0001874291220000251
其中,
Figure BDA0001874291220000252
为第k个第一法向应力,
Figure BDA0001874291220000253
为第k个第一切向应力,
Figure BDA0001874291220000254
为第k个第二切向应力,σ1为最大水平主应力,σ2为最小水平主应力,βk为第k个裂缝倾角,Pk为第k个压裂液压力,k满足k≥1,且k为整数;
第三确定模块805,还用于基于最大水平主应力、最小水平主应力和每个裂缝倾角,通过以下公式二,确定每个第一平行应力和每个第一垂直应力;
公式二:
Figure BDA0001874291220000255
其中,
Figure BDA0001874291220000256
为第k个第一垂直应力,
Figure BDA0001874291220000257
为第k个第一平行应力,σ1为最大水平主应力,σ2为最小水平主应力,βk为第k个裂缝倾角,k满足k≥1,且k为整数。
在一种可能的实现方式中,第四确定模块806,还用于基于多个第一法向应力中的每个第一法向应力、多个第一切向应力中的每个第一切向应力、多个第二切向应力中的每个第二切向应力、裂缝半长和曲率半径,通过以下公式三,确定每个第一类型裂纹应力强度因子和每个第二类型裂纹应力强度因子;
公式三:
Figure BDA0001874291220000261
其中,
Figure BDA0001874291220000262
为第k个第一类型裂纹应力强度因子,
Figure BDA0001874291220000263
为第k个第二类型裂纹应力强度因子,
Figure BDA0001874291220000264
为第k个第一法向应力,
Figure BDA0001874291220000265
为第k个第一切向应力,
Figure BDA0001874291220000266
为第k个第二切向应力,r为曲率半径,a为裂缝半长,π为圆周率,k满足k≥1,且k为整数。
在一种可能的实现方式中,第五确定模块807,还用于基于多个第一类型裂纹应力强度因子、多个第二类型裂纹应力强度因子、摩擦系数、曲率半径、多个第一平行应力、多个第一垂直应力和多个起裂角,确定满足第一预设条件的多个目标起裂角;
第五确定模块807,还用于基于多个第一类型裂纹应力强度因子、多个第二类型裂纹应力强度因子、曲率半径、多个第一平行应力、多个第一垂直应力和多个目标起裂角,确定多个第二法向应力和多个第三切向应力。
在一种可能的实现方式中,第五确定模块807,还用于对于每个起裂角,基于多个第一类型裂纹应力强度因子中的每个第一类型裂纹应力强度因子、多个第二类型裂纹应力强度因子中的每个第二类型裂纹应力强度因子、摩擦系数、曲率半径、多个第一平行应力中的每个第一平行应力、多个第一垂直应力中的每个第一垂直应力和起裂角,确定起裂角是否满足以下公式四的等式;
公式四:
Figure BDA0001874291220000267
其中,μ为摩擦系数,
Figure BDA0001874291220000268
为第k个第一类型裂纹应力强度因子,
Figure BDA0001874291220000269
为第k个第二类型裂纹应力强度因子,π为圆周率,r为曲率半径,
Figure BDA00018742912200002610
为第k个第一垂直应力,
Figure BDA00018742912200002611
为第k个第一平行应力,θ为起裂角,k满足k≥1,且k为整数;
第五确定模块807,还用于当起裂角满足公式四的等式时,确定起裂角满足第一预设条件,将起裂角确定为目标起裂角。
在一种可能的实现方式中,第五确定模块807,还用于基于多个第一类型裂纹应力强度因子中的每个第一类型裂纹应力强度因子、多个第二类型裂纹应力强度因子中的每个第二类型裂纹应力强度因子、曲率半径、多个第一平行应力中的每个第一平行应力、多个第一垂直应力中的每个第一垂直应力和多个目标起裂角中的每个目标起裂角,通过以下公式五,确定每个第二法向应力和每个第三切向应力;
公式五:
Figure BDA0001874291220000271
其中,
Figure BDA0001874291220000272
为第h个第二法向应力,
Figure BDA0001874291220000273
为第h个第三切向应力,
Figure BDA0001874291220000274
为第k个第一类型裂纹应力强度因子,
Figure BDA0001874291220000275
为第k个第二类型裂纹应力强度因子,π为圆周率,r为曲率半径,
Figure BDA0001874291220000276
为第k个第一垂直应力,
Figure BDA0001874291220000277
为第k个第一平行应力,θh为第h个目标起裂角,k满足k≥1,且k为整数,h满足h≥1,且h为整数。
在一种可能的实现方式中,第六确定模块808,还用于基于摩擦系数、多个第二法向应力中的每个第二法向应力和多个第三切向应力中的每个第三切向应力,确定多个第四切向应力;
第六确定模块808,还用于基于多个第四切向应力、多个裂缝倾角和内聚力,确定岩心的自吸起裂阈值压力;
第六确定模块808,还用于基于自吸起裂阈值压力和压裂液在未闷井时的第一压裂液压力,确定目标井的闷井时间。
在一种可能的实现方式中,第六确定模块808,还用于基于摩擦系数、多个第二法向应力中的每个第二法向应力和多个第三切向应力中的每个第三切向应力,通过以下公式六,确定每个第四切向应力;
公式六:
Figure BDA0001874291220000278
其中,
Figure BDA0001874291220000279
为第h个第四切向应力,μ为摩擦系数,
Figure BDA00018742912200002710
为第h个第三切向应力,
Figure BDA00018742912200002711
为第h个第二法向应力,h满足h≥1,且h为整数。
本发明实施例提供的一种确定闷井时间的装置,计算设备获取岩心的摩擦系数、岩心的裂缝的多个起裂角、裂缝的多个裂缝倾角、裂缝的裂缝半长、裂缝的曲率半径以及压裂液在目标井中多个时刻下的多个压裂液压力。基于获取的多个围压和多个抗压强度之间的对应关系,确定岩心水化后的内聚力;基于岩心的地应力测试结果,确定岩心的最大水平主应力和最小水平主应力。基于最大水平主应力、最小水平主应力、多个裂缝倾角和多个压裂液压力,确定裂缝的裂缝面上的多个第一法向应力、多个第一切向应力、多个第二切向应力、多个第一平行应力和多个第一垂直应力。基于多个第一法向应力、多个第一切向应力、多个第二切向应力、裂缝半长和曲率半径,确定多个第一类型裂纹应力强度因子和多个第二类型裂纹应力强度因子。基于多个第一类型裂纹应力强度因子、多个第二类型裂纹应力强度因子、摩擦系数、曲率半径、多个第一平行应力、多个第一垂直应力和多个起裂角,确定多个第二法向应力和多个第三切向应力。基于内聚力、摩擦系数、多个第二法向应力、多个第三切向应力、多个裂缝倾角和多个压裂液压力,确定目标井的闷井时间。该装置根据目标井闷井期间压裂液压力降落情况,通过单井的具体情况准确调整该井的闷井时间,确定最佳闷井时间,针对性强,调整的准确率高。
需要说明的是:上述实施例提供的确定闷井时间的装置在确定闷井时间时,仅以上述各功能模块的划分进行举例说明,实际应用中,可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能模块完成,即将装置的内部结构划分成不同的功能模块,以完成以上描述的全部或者部分功能。另外,上述实施例提供的确定闷井时间的装置与确定闷井时间的方法实施例属于同一构思,其具体实现过程详见方法实施例,这里不再赘述。
图9是本发明实施例提供的一种计算设备900的结构框图。例如,该计算设备900可以用于执行上述各个实施例中提供的确定闷井时间的方法。参见图9,该计算设备900包括:处理器901和存储器902。
处理器901可以包括一个或多个处理核心,比如4核心处理器、8核心处理器等。处理器901可以采用DSP(Digital Signal Processing,数字信号处理)、FPGA(Field-Programmable Gate Array,现场可编程门阵列)、PLA(Programmable Logic Array,可编程逻辑阵列)中的至少一种硬件形式来实现。处理器901也可以包括主处理器和协处理器,主处理器是用于对在唤醒状态下的数据进行处理的处理器,也称CPU(Central ProcessingUnit,中央处理器);协处理器是用于对在待机状态下的数据进行处理的低功耗处理器。在一些实施例中,处理器901可以在集成有GPU(Graphics Processing Unit,图像处理器),GPU用于负责显示屏所需要显示的内容的渲染和绘制。一些实施例中,处理器901还可以包括AI(Artificial Intelligence,人工智能)处理器,该AI处理器用于处理有关机器学习的计算操作。
存储器902可以包括一个或多个计算机可读存储介质,该计算机可读存储介质可以是非暂态的。存储器902还可包括高速随机存取存储器,以及非易失性存储器,比如一个或多个磁盘存储设备、闪存存储设备。在一些实施例中,存储器902中的非暂态的计算机可读存储介质用于存储至少一个指令,该至少一个指令用于被处理器901所执行以实现本申请中方法实施例提供的确定闷井时间的方法。
在一些实施例中,计算设备900还可选包括有:外围设备接口903和至少一个外围设备。处理器901、存储器902和外围设备接口903之间可以通过总线或信号线相连。各个外围设备可以通过总线、信号线或电路板与外围设备接口903相连。具体地,外围设备包括:射频电路904、触摸显示屏905、摄像头906、音频电路907、定位组件908和电源909中的至少一种。
外围设备接口903可被用于将I/O(Input/Output,输入/输出)相关的至少一个外围设备连接到处理器901和存储器902。在一些实施例中,处理器901、存储器902和外围设备接口903被集成在同一芯片或电路板上;在一些其他实施例中,处理器901、存储器902和外围设备接口903中的任意一个或两个可以在单独的芯片或电路板上实现,本实施例对此不加以限定。
射频电路904用于接收和发射RF(Radio Frequency,射频)信号,也称电磁信号。射频电路904通过电磁信号与通信网络以及其他通信设备进行通信。射频电路904将电信号转换为电磁信号进行发送,或者,将接收到的电磁信号转换为电信号。可选地,射频电路904包括:天线系统、RF收发器、一个或多个放大器、调谐器、振荡器、数字信号处理器、编解码芯片组、用户身份模块卡等等。射频电路904可以通过至少一种无线通信协议来与其它计算设备进行通信。该无线通信协议包括但不限于:万维网、城域网、内联网、各代移动通信网络(2G、3G、4G及5G)、无线局域网和/或WiFi(Wireless Fidelity,无线保真)网络。在一些实施例中,射频电路904还可以包括NFC(Near Field Communication,近距离无线通信)有关的电路,本申请对此不加以限定。
显示屏905用于显示UI(User Interface,用户界面)。该UI可以包括图形、文本、图标、视频及其它们的任意组合。当显示屏905是触摸显示屏时,显示屏905还具有采集在显示屏905的表面或表面上方的触摸信号的能力。该触摸信号可以作为控制信号输入至处理器901进行处理。此时,显示屏905还可以用于提供虚拟按钮和/或虚拟键盘,也称软按钮和/或软键盘。在一些实施例中,显示屏905可以为一个,设置计算设备900的前面板;在另一些实施例中,显示屏905可以为至少两个,分别设置在计算设备900的不同表面或呈折叠设计;在再一些实施例中,显示屏905可以是柔性显示屏,设置在计算设备900的弯曲表面上或折叠面上。甚至,显示屏905还可以设置成非矩形的不规则图形,也即异形屏。显示屏905可以采用LCD(Liquid Crystal Display,液晶显示屏)、OLED(Organic Light-Emitting Diode,有机发光二极管)等材质制备。
摄像头组件906用于采集图像或视频。可选地,摄像头组件906包括前置摄像头和后置摄像头。通常,前置摄像头设置在计算设备的前面板,后置摄像头设置在计算设备的背面。在一些实施例中,后置摄像头为至少两个,分别为主摄像头、景深摄像头、广角摄像头、长焦摄像头中的任意一种,以实现主摄像头和景深摄像头融合实现背景虚化功能、主摄像头和广角摄像头融合实现全景拍摄以及VR(Virtual Reality,虚拟现实)拍摄功能或者其它融合拍摄功能。在一些实施例中,摄像头组件906还可以包括闪光灯。闪光灯可以是单色温闪光灯,也可以是双色温闪光灯。双色温闪光灯是指暖光闪光灯和冷光闪光灯的组合,可以用于不同色温下的光线补偿。
音频电路907可以包括麦克风和扬声器。麦克风用于采集用户及环境的声波,并将声波转换为电信号输入至处理器901进行处理,或者输入至射频电路904以实现语音通信。出于立体声采集或降噪的目的,麦克风可以为多个,分别设置在计算设备900的不同部位。麦克风还可以是阵列麦克风或全向采集型麦克风。扬声器则用于将来自处理器901或射频电路904的电信号转换为声波。扬声器可以是传统的薄膜扬声器,也可以是压电陶瓷扬声器。当扬声器是压电陶瓷扬声器时,不仅可以将电信号转换为人类可听见的声波,也可以将电信号转换为人类听不见的声波以进行测距等用途。在一些实施例中,音频电路907还可以包括耳机插孔。
定位组件908用于定位计算设备900的当前地理位置,以实现导航或LBS(LocationBased Service,基于位置的服务)。定位组件908可以是基于美国的GPS、中国的北斗系统或欧盟的伽利略系统的定位组件。
电源909用于为计算设备900中的各个组件进行供电。电源909可以是交流电、直流电、一次性电池或可充电电池。当电源909包括可充电电池时,该可充电电池可以是有线充电电池或无线充电电池。有线充电电池是通过有线线路充电的电池,无线充电电池是通过无线线圈充电的电池。该可充电电池还可以用于支持快充技术。
在一些实施例中,计算设备900还包括有一个或多个传感器910。该一个或多个传感器910包括但不限于:加速度传感器911、陀螺仪传感器912、压力传感器913、指纹传感器914、光学传感器915以及接近传感器916。
加速度传感器911可以检测以计算设备900建立的坐标系的三个坐标轴上的加速度大小。比如,加速度传感器911可以用于检测重力加速度在三个坐标轴上的分量。处理器901可以根据加速度传感器911采集的重力加速度信号,控制触摸显示屏905以横向视图或纵向视图进行用户界面的显示。加速度传感器911还可以用于游戏或者用户的运动数据的采集。
陀螺仪传感器912可以检测计算设备900的机体方向及转动角度,陀螺仪传感器912可以与加速度传感器911协同采集用户对计算设备900的3D动作。处理器901根据陀螺仪传感器912采集的数据,可以实现如下功能:动作感应(比如根据用户的倾斜操作来改变UI)、拍摄时的图像稳定、游戏控制以及惯性导航。
压力传感器913可以设置在计算设备900的侧边框和/或触摸显示屏905的下层。当压力传感器913设置在计算设备900的侧边框时,可以检测用户对计算设备900的握持信号,由处理器901根据压力传感器913采集的握持信号进行左右手识别或快捷操作。当压力传感器913设置在触摸显示屏905的下层时,由处理器901根据用户对触摸显示屏905的压力操作,实现对UI界面上的可操作性控件进行控制。可操作性控件包括按钮控件、滚动条控件、图标控件、菜单控件中的至少一种。
指纹传感器914用于采集用户的指纹,由处理器901根据指纹传感器914采集到的指纹识别用户的身份,或者,由指纹传感器914根据采集到的指纹识别用户的身份。在识别出用户的身份为可信身份时,由处理器901授权该用户执行相关的敏感操作,该敏感操作包括解锁屏幕、查看加密信息、下载软件、支付及更改设置等。指纹传感器914可以被设置计算设备900的正面、背面或侧面。当计算设备900上设置有物理按键或厂商Logo时,指纹传感器914可以与物理按键或厂商Logo集成在一起。
光学传感器915用于采集环境光强度。在一个实施例中,处理器901可以根据光学传感器915采集的环境光强度,控制触摸显示屏905的显示亮度。具体地,当环境光强度较高时,调高触摸显示屏905的显示亮度;当环境光强度较低时,调低触摸显示屏905的显示亮度。在另一个实施例中,处理器901还可以根据光学传感器915采集的环境光强度,动态调整摄像头组件906的拍摄参数。
接近传感器916,也称距离传感器,通常设置在计算设备900的前面板。接近传感器916用于采集用户与计算设备900的正面之间的距离。在一个实施例中,当接近传感器916检测到用户与计算设备900的正面之间的距离逐渐变小时,由处理器901控制触摸显示屏905从亮屏状态切换为息屏状态;当接近传感器916检测到用户与计算设备900的正面之间的距离逐渐变大时,由处理器901控制触摸显示屏905从息屏状态切换为亮屏状态。
本领域技术人员可以理解,图9中示出的结构并不构成对计算设备900的限定,可以包括比图示更多或更少的组件,或者组合某些组件,或者采用不同的组件布置。
本申请实施例还提供了一种计算机可读存储介质,该计算机可读存储介质应用于终端,该计算机可读存储介质中存储有至少一条指令、至少一段程序、代码集或指令集,该指令、该程序、该代码集或该指令集由处理器加载并执行以实现上述实施例的确定闷井时间的方法中计算设备所执行的操作。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分步骤可以通过硬件来完成,也可以通过程序来指令相关的硬件完成,所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中,上述提到的存储介质可以是只读存储器,磁盘或光盘等。
以上所述仅是为了便于本领域的技术人员理解本发明的技术方案,并不用以限制本发明。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (18)

1.一种确定闷井时间的方法,其特征在于,所述方法包括:
获取待测量的目标岩石的岩心,测定所述岩心水化后在多个围压下的多个第一抗压强度;
基于所述多个围压和所述多个第一抗压强度之间的对应关系,确定所述岩心水化后的内聚力;
获取所述岩心的摩擦系数、所述岩心的裂缝的多个起裂角、所述裂缝的多个裂缝倾角、所述裂缝的裂缝半长、所述裂缝的曲率半径以及压裂液在目标井中多个时刻下的多个压裂液压力;
基于所述岩心的地应力测试结果,确定所述岩心的最大水平主应力和最小水平主应力;
基于所述最大水平主应力、所述最小水平主应力、所述多个裂缝倾角和所述多个压裂液压力,确定所述裂缝的裂缝面上的多个第一法向应力、多个第一切向应力、多个第二切向应力、所述岩心所受合力在平行于所述裂缝面上的多个第一平行应力和垂直于所述裂缝面上的多个第一垂直应力;
基于所述多个第一法向应力、所述多个第一切向应力、所述多个第二切向应力、所述裂缝半长和所述曲率半径,确定所述裂缝面上的多个第一类型裂纹应力强度因子和多个第二类型裂纹应力强度因子;
基于所述多个第一类型裂纹应力强度因子、所述多个第二类型裂纹应力强度因子、所述摩擦系数、所述曲率半径、所述多个第一平行应力、所述多个第一垂直应力和所述多个起裂角,确定所述裂缝的裂缝尖端的多个第二法向应力和多个第三切向应力;
基于所述内聚力、所述摩擦系数、所述多个第二法向应力、所述多个第三切向应力、所述多个裂缝倾角和所述多个压裂液压力,确定所述目标井的闷井时间。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述基于所述最大水平主应力、所述最小水平主应力、所述多个裂缝倾角和所述多个压裂液压力,确定所述裂缝的裂缝面上的多个第一法向应力、多个第一切向应力、多个第二切向应力、所述岩心所受合力在平行于所述裂缝面上的多个第一平行应力和垂直于所述裂缝面上的多个第一垂直应力,包括:
基于所述最大水平主应力、所述最小水平主应力、所述多个裂缝倾角中的每个裂缝倾角和所述多个压裂液压力中的每个压裂液压力,通过以下公式一,确定每个第一法向应力、每个第一切向应力和每个第二切向应力;
公式一:
Figure FDA0001874291210000021
其中,
Figure FDA0001874291210000022
为第k个第一法向应力,
Figure FDA0001874291210000023
为第k个第一切向应力,
Figure FDA0001874291210000024
为第k个第二切向应力,σ1为所述最大水平主应力,σ2为所述最小水平主应力,βk为第k个裂缝倾角,Pk为第k个压裂液压力,k满足k≥1,且k为整数;
基于所述最大水平主应力、所述最小水平主应力和所述每个裂缝倾角,通过以下公式二,确定所述每个第一平行应力和所述每个第一垂直应力;
公式二:
Figure FDA0001874291210000025
其中,
Figure FDA0001874291210000026
为第k个第一垂直应力,
Figure FDA0001874291210000027
为第k个第一平行应力,σ1为所述最大水平主应力,σ2为所述最小水平主应力,βk为所述第k个裂缝倾角,k满足k≥1,且k为整数。
3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述基于所述多个第一法向应力、所述多个第一切向应力、所述多个第二切向应力、所述裂缝半长和所述曲率半径,确定所述裂缝面上的多个第一类型裂纹应力强度因子和多个第二类型裂纹应力强度因子,包括:
基于所述多个第一法向应力中的每个第一法向应力、所述多个第一切向应力中的每个第一切向应力、所述多个第二切向应力中的每个第二切向应力、所述裂缝半长和所述曲率半径,通过以下公式三,确定每个第一类型裂纹应力强度因子和每个第二类型裂纹应力强度因子;
公式三:
Figure FDA0001874291210000028
其中,
Figure FDA0001874291210000029
为第k个第一类型裂纹应力强度因子,
Figure FDA00018742912100000210
为第k个第二类型裂纹应力强度因子,
Figure FDA00018742912100000211
为第k个第一法向应力,
Figure FDA00018742912100000212
为第k个第一切向应力,
Figure FDA00018742912100000213
为第k个第二切向应力,r为所述曲率半径,a为所述裂缝半长,π为圆周率,k满足k≥1,且k为整数。
4.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述基于所述多个第一类型裂纹应力强度因子、所述多个第二类型裂纹应力强度因子、所述摩擦系数、所述曲率半径、所述多个第一平行应力、所述多个第一垂直应力和所述多个起裂角,确定所述裂缝的裂缝尖端的多个第二法向应力和多个第三切向应力,包括:
基于所述多个第一类型裂纹应力强度因子、所述多个第二类型裂纹应力强度因子、所述摩擦系数、所述曲率半径、所述多个第一平行应力、所述多个第一垂直应力和所述多个起裂角,确定满足第一预设条件的多个目标起裂角;
基于所述多个第一类型裂纹应力强度因子、所述多个第二类型裂纹应力强度因子、所述曲率半径、所述多个第一平行应力、所述多个第一垂直应力和所述多个目标起裂角,确定所述多个第二法向应力和所述多个第三切向应力。
5.根据权利要求4所述的方法,其特征在于,所述基于所述多个第一类型裂纹应力强度因子、所述多个第二类型裂纹应力强度因子、所述摩擦系数、所述曲率半径、所述多个第一平行应力、所述多个第一垂直应力和所述多个起裂角,确定满足第一预设条件的多个目标起裂角,包括:
对于每个起裂角,基于所述多个第一类型裂纹应力强度因子中的每个第一类型裂纹应力强度因子、所述多个第二类型裂纹应力强度因子中的每个第二类型裂纹应力强度因子、所述摩擦系数、所述曲率半径、所述多个第一平行应力中的每个第一平行应力、所述多个第一垂直应力中的每个第一垂直应力和所述起裂角,确定所述起裂角是否满足以下公式四的等式;
公式四:
Figure FDA0001874291210000031
其中,μ为所述摩擦系数,
Figure FDA0001874291210000032
为第k个第一类型裂纹应力强度因子,
Figure FDA0001874291210000033
为第k个第二类型裂纹应力强度因子,π为圆周率,r为所述曲率半径,
Figure FDA0001874291210000034
为第k个第一垂直应力,
Figure FDA0001874291210000035
为第k个第一平行应力,θ为所述起裂角,k满足k≥1,且k为整数;
当所述起裂角满足所述公式四的等式时,确定所述起裂角满足所述第一预设条件,将所述起裂角确定为目标起裂角。
6.根据权利要求4所述的方法,其特征在于,所述基于所述多个第一类型裂纹应力强度因子、所述多个第二类型裂纹应力强度因子、所述曲率半径、所述多个第一平行应力、所述多个第一垂直应力和所述多个目标起裂角,确定所述多个第二法向应力和所述多个第三切向应力,包括:
基于所述多个第一类型裂纹应力强度因子中的每个第一类型裂纹应力强度因子、所述多个第二类型裂纹应力强度因子中的每个第二类型裂纹应力强度因子、所述曲率半径、所述多个第一平行应力中的每个第一平行应力、所述多个第一垂直应力中的每个第一垂直应力和所述多个目标起裂角中的每个目标起裂角,通过以下公式五,确定每个第二法向应力和每个第三切向应力;
公式五:
Figure FDA0001874291210000041
其中,
Figure FDA0001874291210000042
为第h个第二法向应力,
Figure FDA0001874291210000043
为第h个第三切向应力,
Figure FDA0001874291210000044
为第k个第一类型裂纹应力强度因子,
Figure FDA0001874291210000045
为第k个第二类型裂纹应力强度因子,π为圆周率,r为所述曲率半径,
Figure FDA0001874291210000046
为第k个第一垂直应力,
Figure FDA0001874291210000047
为第k个第一平行应力,θh为第h个目标起裂角,k满足k≥1,且k为整数,h满足h≥1,且h为整数。
7.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述基于所述内聚力、所述摩擦系数、所述多个第二法向应力、所述多个第三切向应力、所述多个裂缝倾角和所述多个压裂液压力,确定所述目标井的闷井时间,包括:
基于所述摩擦系数、所述多个第二法向应力中的每个第二法向应力和所述多个第三切向应力中的每个第三切向应力,确定多个第四切向应力;
基于所述多个第四切向应力、所述多个裂缝倾角和所述内聚力,确定所述岩心的自吸起裂阈值压力;
基于所述自吸起裂阈值压力和所述压裂液在未闷井时的第一压裂液压力,确定所述目标井的闷井时间。
8.根据权利要求7所述的方法,其特征在于,所述基于所述摩擦系数、所述多个第二法向应力中的每个第二法向应力和所述多个第三切向应力中的每个第三切向应力,确定多个第四切向应力,包括:
基于所述摩擦系数、所述多个第二法向应力中的每个第二法向应力和所述多个第三切向应力中的每个第三切向应力,通过以下公式六,确定每个第四切向应力;
公式六:
Figure FDA0001874291210000051
其中,
Figure FDA0001874291210000052
为第h个第四切向应力,μ为所述摩擦系数,
Figure FDA0001874291210000053
为第h个第三切向应力,
Figure FDA0001874291210000054
为第h个第二法向应力,h满足h≥1,且h为整数。
9.一种确定闷井时间的装置,其特征在于,所述装置包括:
第一获取模块,用于获取待测量的目标岩石的岩心,测定所述岩心水化后在多个围压下的多个第一抗压强度;
第一确定模块,用于基于所述多个围压和所述多个第一抗压强度之间的对应关系,确定所述岩心水化后的内聚力;
第二获取模块,用于获取所述岩心的摩擦系数、所述岩心的裂缝的多个起裂角、所述裂缝的多个裂缝倾角、所述裂缝的裂缝半长、所述裂缝的曲率半径以及压裂液在目标井中多个时刻下的多个压裂液压力;
第二确定模块,用于基于所述岩心的地应力测试结果,确定所述岩心的最大水平主应力和最小水平主应力;
第三确定模块,用于基于所述最大水平主应力、所述最小水平主应力、所述多个裂缝倾角和所述多个压裂液压力,确定所述裂缝的裂缝面上的多个第一法向应力、多个第一切向应力、多个第二切向应力、所述岩心所受合力在平行于所述裂缝面上的多个第一平行应力和垂直于所述裂缝面上的多个第一垂直应力;
第四确定模块,用于基于所述多个第一法向应力、所述多个第一切向应力、所述多个第二切向应力、所述裂缝半长和所述曲率半径,确定所述裂缝面上的多个第一类型裂纹应力强度因子和多个第二类型裂纹应力强度因子;
第五确定模块,用于基于所述多个第一类型裂纹应力强度因子、所述多个第二类型裂纹应力强度因子、所述摩擦系数、所述曲率半径、所述多个第一平行应力、所述多个第一垂直应力和所述多个起裂角,确定所述裂缝的裂缝尖端的多个第二法向应力和多个第三切向应力;
第六确定模块,用于基于所述内聚力、所述摩擦系数、所述多个第二法向应力、所述多个第三切向应力、所述多个裂缝倾角和所述多个压裂液压力,确定所述目标井的闷井时间。
10.根据权利要求9所述的装置,其特征在于,所述第三确定模块,还用于基于所述最大水平主应力、所述最小水平主应力、所述多个裂缝倾角中的每个裂缝倾角和所述多个压裂液压力中的每个压裂液压力,通过以下公式一,确定每个第一法向应力、每个第一切向应力和每个第二切向应力;
公式一:
Figure FDA0001874291210000061
其中,
Figure FDA0001874291210000062
为第k个第一法向应力,
Figure FDA0001874291210000063
为第k个第一切向应力,
Figure FDA0001874291210000064
为第k个第二切向应力,σ1为所述最大水平主应力,σ2为所述最小水平主应力,βk为第k个裂缝倾角,Pk为第k个压裂液压力,k满足k≥1,且k为整数;
所述第三确定模块,还用于基于所述最大水平主应力、所述最小水平主应力和所述每个裂缝倾角,通过以下公式二,确定所述每个第一平行应力和所述每个第一垂直应力;
公式二:
Figure FDA0001874291210000065
其中,
Figure FDA0001874291210000066
为第k个第一垂直应力,
Figure FDA0001874291210000067
为第k个第一平行应力,σ1为所述最大水平主应力,σ2为所述最小水平主应力,βk为所述第k个裂缝倾角,k满足k≥1,且k为整数。
11.根据权利要求9所述的装置,其特征在于,所述第四确定模块,还用于基于所述多个第一法向应力中的每个第一法向应力、所述多个第一切向应力中的每个第一切向应力、所述多个第二切向应力中的每个第二切向应力、所述裂缝半长和所述曲率半径,通过以下公式三,确定每个第一类型裂纹应力强度因子和每个第二类型裂纹应力强度因子;
公式三:
Figure FDA0001874291210000071
其中,
Figure FDA0001874291210000072
为第k个第一类型裂纹应力强度因子,
Figure FDA0001874291210000073
为第k个第二类型裂纹应力强度因子,
Figure FDA0001874291210000074
为第k个第一法向应力,
Figure FDA0001874291210000075
为第k个第一切向应力,
Figure FDA0001874291210000076
为第k个第二切向应力,r为所述曲率半径,a为所述裂缝半长,π为圆周率,k满足k≥1,且k为整数。
12.根据权利要求9所述的装置,其特征在于,所述第五确定模块,还用于基于所述多个第一类型裂纹应力强度因子、所述多个第二类型裂纹应力强度因子、所述摩擦系数、所述曲率半径、所述多个第一平行应力、所述多个第一垂直应力和所述多个起裂角,确定满足第一预设条件的多个目标起裂角;
所述第五确定模块,还用于基于所述多个第一类型裂纹应力强度因子、所述多个第二类型裂纹应力强度因子、所述曲率半径、所述多个第一平行应力、所述多个第一垂直应力和所述多个目标起裂角,确定所述多个第二法向应力和所述多个第三切向应力。
13.根据权利要求12所述的装置,其特征在于,所述第五确定模块,还用于对于每个起裂角,基于所述多个第一类型裂纹应力强度因子中的每个第一类型裂纹应力强度因子、所述多个第二类型裂纹应力强度因子中的每个第二类型裂纹应力强度因子、所述摩擦系数、所述曲率半径、所述多个第一平行应力中的每个第一平行应力、所述多个第一垂直应力中的每个第一垂直应力和所述起裂角,确定所述起裂角是否满足以下公式四的等式;
公式四:
Figure FDA0001874291210000077
其中,μ为所述摩擦系数,
Figure FDA0001874291210000078
为第k个第一类型裂纹应力强度因子,
Figure FDA0001874291210000079
为第k个第二类型裂纹应力强度因子,π为圆周率,r为所述曲率半径,
Figure FDA00018742912100000710
为第k个第一垂直应力,
Figure FDA00018742912100000711
为第k个第一平行应力,θ为所述起裂角,k满足k≥1,且k为整数;
所述第五确定模块,还用于当所述起裂角满足所述公式四的等式时,确定所述起裂角满足所述第一预设条件,将所述起裂角确定为目标起裂角。
14.根据权利要求12所述的装置,其特征在于,所述第五确定模块,还用于基于所述多个第一类型裂纹应力强度因子中的每个第一类型裂纹应力强度因子、所述多个第二类型裂纹应力强度因子中的每个第二类型裂纹应力强度因子、所述曲率半径、所述多个第一平行应力中的每个第一平行应力、所述多个第一垂直应力中的每个第一垂直应力和所述多个目标起裂角中的每个目标起裂角,通过以下公式五,确定每个第二法向应力和每个第三切向应力;
公式五:
Figure FDA0001874291210000081
其中,
Figure FDA0001874291210000082
为第h个第二法向应力,
Figure FDA0001874291210000083
为第h个第三切向应力,
Figure FDA0001874291210000084
为第k个第一类型裂纹应力强度因子,
Figure FDA0001874291210000085
为第k个第二类型裂纹应力强度因子,π为圆周率,r为所述曲率半径,
Figure FDA0001874291210000086
为第k个第一垂直应力,
Figure FDA0001874291210000087
为第k个第一平行应力,θh为第h个目标起裂角,k满足k≥1,且k为整数,h满足h≥1,且h为整数。
15.根据权利要求9所述的装置,其特征在于,所述第六确定模块,还用于基于所述摩擦系数、所述多个第二法向应力中的每个第二法向应力和所述多个第三切向应力中的每个第三切向应力,确定多个第四切向应力;
所述第六确定模块,还用于基于所述多个第四切向应力、所述多个裂缝倾角和所述内聚力,确定所述岩心的自吸起裂阈值压力;
所述第六确定模块,还用于基于所述自吸起裂阈值压力和所述压裂液在未闷井时的第一压裂液压力,确定所述目标井的闷井时间。
16.根据权利要求15所述的装置,其特征在于,所述第六确定模块,还用于基于所述摩擦系数、所述多个第二法向应力中的每个第二法向应力和所述多个第三切向应力中的每个第三切向应力,通过以下公式六,确定每个第四切向应力;
公式六:
Figure FDA0001874291210000091
其中,
Figure FDA0001874291210000092
为第h个第四切向应力,μ为所述摩擦系数,
Figure FDA0001874291210000093
为第h个第三切向应力,
Figure FDA0001874291210000094
为第h个第二法向应力,h满足h≥1,且h为整数。
17.一种计算设备,其特征在于,所述计算设备包括:
处理器和存储器,所述存储器中存储有至少一条指令、至少一段程序、代码集或指令集,所述指令、所述程序、所述代码集或所述指令集由所述处理器加载并执行以实现权利要求1-8任一项所述的确定闷井时间的方法中所执行的操作。
18.一种计算机可读存储介质,其特征在于,所述计算机可读存储介质中存储有至少一条指令、至少一段程序、代码集或指令集,所述指令、所述程序、所述代码集或所述指令集由处理器加载并执行以实现权利要求1-8任一项所述的确定闷井时间的方法中所执行的操作。
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