CN114297865A - 一种立体井网空间应力场主动利用方法和装置 - Google Patents
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Abstract
本文提供了一种立体井网空间应力场主动利用方法和装置，包括获取目标井网的若干压裂方案；根据压裂方案对所述目标井网进行压裂模拟，确定所述目标井网的压裂结构，其中，所述压裂结构表征所述目标井网中裂缝数量和裂缝形态；根据压裂结构，确定压裂方案的应力场主动利用系数和缝网复杂系数，其中，应力场主动利用系数表征压裂模拟过程的应力场主动利用效果，缝网复杂系数表征压裂模拟过程的裂缝区域的占比；根据应力场主动利用系数和所述缝网复杂系数，选取最优压裂方案，以使所述目标井网压裂，通过上述方法可以确定利用空间应力场最充分的压裂方案，并通过乘积运算，选取最优的压裂方案，指导现实目标井网压裂。
Description
技术领域
本发明涉及石油勘探技术领域，尤其是一种立体井网空间应力场主动利用方法和装置。
背景技术
在以页岩为代表的致密储层开采过程中，需要进行大规模水力压裂作业。压裂顺序显著影响压裂效果的好坏。其中关键问题是空间应力场的相互干扰，例如先压裂的诱导应力对后压裂的裂缝的扩展产生显著影响。或者同步压裂时，两条缝的诱导应力相互影响对方的扩展规律。通常采用一系列方法避免诱导应力的影响，减小应力干扰。但井间干扰对开发不一定是负面的，在立体开发条件下通过布置立体井网和交错布缝，使得井间干扰“变被动为主动”，利用井间诱导应力场造复杂缝，进而提高井间动用程度和采收率。为实现这一目标，需要开发一种立体井网空间应力场主动利用方法与技术，通过合适的开发参数，使压裂过程中的诱导应力被充分利用，尽可能地扩大水平应力差减小的区域体积，扩大高概率产生网状缝的区域面积，最终为致密储层的高效开发奠定基础。
因此，优选开发方案，优化压裂顺序，提高井网改造体积，实现原油高效开发是需要解决的重要问题。不同开发方案和压裂顺序对最终采收率的差别较大，所以如何选取最优的方案，以提高石油采收率，成为亟待解决的问题。
发明内容
针对现有技术的上述问题，本文的目的在于，提供一种立体井网空间应力场主动利用方法和装置，以解决现有技术中不同开采方式石油采收率差别较大的问题。
为了解决上述技术问题，本文的具体技术方案如下：
一方面，本文提供一种立体井网空间应力场主动利用方法，包括：
获取目标井网的若干压裂方案；
根据所述压裂方案对所述目标井网进行压裂模拟，确定所述目标井网的压裂结构，其中，所述压裂结构表征所述目标井网中裂缝数量和裂缝形态；
根据所述压裂结构，确定所述压裂方案的应力场主动利用系数和缝网复杂系数，其中，所述应力场主动利用系数表征压裂模拟过程的应力场主动利用效果，所述缝网复杂系数表征压裂模拟过程的裂缝区域的占比；
根据所述应力场主动利用系数和所述缝网复杂系数，选取最优压裂方案，以使所述目标井网压裂。
另一方面，还提供一种立体井网空间应力场主动利用装置，包括：
获取单元，用于获取目标井网的若干压裂方案；
结构确定单元，用于根据所述压裂方案对所述目标井网进行压裂模拟，确定所述目标井网的压裂结构，其中，所述压裂结构表征所述目标井网中裂缝数量和裂缝形态；
系数确定单元，用于根据所述压裂结构，确定所述压裂方案的应力场主动利用系数和缝网复杂系数，其中，所述应力场主动利用系数表征压裂模拟过程的应力场主动利用效果，所述缝网复杂系数表征压裂模拟过程的裂缝区域的占比；
方案选取单元，用于根据所述应力场主动利用系数和所述缝网复杂系数，选取最优压裂方案，以使所述目标井网压裂。
采用上述技术方案，可以根据多个压裂方案的对目标井网进行压裂模拟，并通过不同压裂方案对目标井网的影响，得到每一个压裂方案下的目标井网的不同的裂缝分布，包括裂缝数量以及裂缝形态，根据裂缝数量以及裂缝形态确定压裂方案下的目标井网的应力场主动利用系数和缝网复杂系数，以应力场主动利用系数表征该压裂方案下的目标井网的应力场主动利用效果，以缝网复杂系数表征该压裂方案下的目标井网的裂缝区域的占比，通过上述两个系数客观评估该压裂方案的效果，选取最优的压裂方案，通过最优的压裂方案使目标井网压裂。
为让本文的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。
附图说明
为了更清楚地说明本文实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本文的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1示出了本文实施例一种立体井网空间应力场主动利用方法的整体系统图；
图2示出了本文实施例一种立体井网空间应力场主动利用方法的步骤示意图；
图3示出了本文实施例目标井网中注水井压裂某空间的示意图；
图4示出了本文实施例目标井网中注水井压裂的整体示意图；
图5示出了本文实施例立体井网空间应力场主动利用方法的应力场主动利用系数确定示意图；
图6示出了本文实施例莫尔圆包络面积示意图；
图7示出了本文实施例一种立体井网空间应力场主动利用方法的缝网复杂度系数确定示意图；
图8示出了本文实施例一种立体井网动态应力场主动利用装置示意图；
图9示出了本文实施例一种立体井网空间应力场主动利用方法的流程图；
图10示出了本文实施例计算机设备示意图。
附图符号说明：
101、数据库；102、运算服务器；103、控制终端；801、获取单元；802、结构确定单元；803、系数确定单元；804、方案选取单元；1002、计算机设备；1004、处理设备；1006、存储资源；1008、驱动机构；1010、输入/输出模块；1012、输入设备；1014、输出设备；1016、呈现设备；1018、图形用户接口；1020、网络接口；1022、通信链路；1024、通信总线。
具体实施方式
下面将结合本文实施例中的附图，对本文实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本文一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本文中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本文保护的范围。
需要说明的是，本文的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本文的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、装置、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
如图1所示为本文实施例一种立体井网空间应力场主动利用方法的整体系统图，包括数据库101、运算服务器102和控制终端103。
数据库101用于存储目标井网地质的地质数据，例如所述目标井网的工区目的层大量室内实验或临近区块经验数据，该地质数据反映了目标井网的基础物理属性，包括每一处的破裂数据，即施加多少应力会产生裂缝。
因为本文适用于页岩等非常规油藏的开采，对于页岩类型的致密油气藏普遍具有低孔低渗特征，在开发过程中需要使用大规模水力压裂技术造成大规模人工缝网，进而增加基质导流能力，达到提高资源利用率和采收率的目的，最终实现高效开发。所以在数据库101中还存储有现有技术中各种的布置注水井的方式，以及注水井的注水时间序列。
各种布置注水井的方式以及注水井的注水时间排列组合可以构成一种压裂方案。
运算服务器102用于接收控制终端103的控制，由数据库101中获取不同的压裂方案进行运算，运算服务器102在接收到运算指令时，获取待运算的目标井网所在区域的技术物理属性，该运算服务器102根据该物理属性可以生成适用于目标井网的莫尔圆包络线，需要说明的是运算服务器102可以根据破裂准则生成莫尔圆包络线，为了减少篇幅，本文在此不再赘述，本领域技术人员可以根据现有技术自行得到。
运算服务器102依次的计算每一种压裂方案作用于目标井网，所产生的裂缝数量以及裂缝形态，运算服务器102还根据时间序列计算目标井网的初始地应力场，即时间序列下T＝0时的地应力场，具体计算方法下文会详细描述。运算服务器102根据初始地应力场以及每一条裂缝的所引发的诱导应力场叠加计算该压裂方案下目标井网的空间应力场，并通过空间应力场以及每一条裂缝最终时间序列下T＝∞的裂缝方向，计算压裂方案下目标井网的应力场主动利用系数和缝网复杂系数，并发送至控制终端103。
控制终端103用于将每一个压裂方案的应力场主动利用系数和缝网复杂系数进行显示，且控制终端103内配置有运算功能，可以将应力场主动利用系数和缝网复杂系数进行加和、乘积或者均方差运算，得到可以表征应力场主动利用系数和缝网复杂系数水平的参数，进行告知施工人员根据该压裂方案进行施工，可以得到压裂程度较高的实际效果，以增强致密储层的开发效果。
致密油气藏普遍具有低孔低渗特征。在开发过程中需要使用大规模水力压裂技术造成大规模人工缝网，进而增加基质导流能力，达到提高资源利用率和采收率的目的，最终实现高效开发。在水力压裂过程中需要将大量的压裂液及支撑剂在短时间内注入岩层，进而改变岩层应力状态和造成岩石破裂，最终形成连通的缝网结构。
同时大量注入的压裂液及支撑剂会在裂缝周围产生诱导应力。在多口井进行同步压裂或者拉链式压裂时，各个裂缝产生的诱导应力会互相叠加，形成复杂的空间应力。目前公知资料认为压裂造成的应力干扰是负面的：在近井的缝间受应力的影响，容易造成裂缝复杂程度降低，形成简单的单缝；在裂缝尖端张应力区，如果两相邻井的裂缝相隔太近则会造成裂缝串通。如果井距过小，临井压裂造成的井间干扰甚至能导致井筒变形。因此在目前的压裂方案设计过程中，主要思想是通过扩大井距避免压裂时空间应力场的干扰问题，而最终导致单井采收率小以及开发效率低。
为了解决上述问题，本文实施例提供了一种立体井网空间应力场主动利用方法，能够在目标井网的若干压裂方案中选取最优的压裂方案，图2是本文实施例提供的一种立体井网空间应力场主动利用方法的步骤示意图，本说明书提供了如实施例或流程图所述的方法操作步骤，但基于常规或者无创造性的劳动可以包括更多或者更少的操作步骤。实施例中列举的步骤顺序仅仅为众多步骤执行顺序中的一种方式，不代表唯一的执行顺序。在实际中的系统或装置产品执行时，可以按照实施例或者附图所示的方法顺序执行或者并行执行。具体的如图2所示，所述方法可以包括：
步骤201、获取目标井网的若干压裂方案。
步骤202、根据所述压裂方案对所述目标井网进行压裂模拟，确定所述目标井网的压裂结构，其中，所述压裂结构表征所述目标井网中裂缝数量和裂缝形态。
步骤203、根据所述压裂结构，确定所述压裂方案的应力场主动利用系数和缝网复杂系数，其中，所述应力场主动利用系数表征压裂模拟过程的应力场主动利用效果，所述缝网复杂系数表征压裂模拟过程的裂缝区域的占比。
步骤204、根据所述应力场主动利用系数和所述缝网复杂系数，选取最优压裂方案，以使所述目标井网压裂。
采用上述技术方案，可以根据多个压裂方案的对目标井网进行压裂模拟，并通过不同压裂方案对目标井网的影响，得到每一个压裂方案下的目标井网的不同的裂缝分布，包括裂缝数量以及裂缝形态，根据裂缝数量以及裂缝形态确定压裂方案下的目标井网的应力场主动利用系数和缝网复杂系数，以应力场主动利用系数表征该压裂方案下的目标井网的应力场主动利用效果，以缝网复杂系数表征该压裂方案下的目标井网的裂缝区域的占比，通过上述两个系数客观评估该压裂方案的效果，选取最优的压裂方案，以最优的压裂方案使目标井网压裂。
作为本文的一个实施例，步骤201获取目标井网的若干压裂方案和步骤202根据所述压裂方案对所述目标井网进行压裂模拟，确定所述目标井网的压裂结构，其中，所述压裂结构表征所述目标井网中裂缝数量和裂缝形态。具体包括：
在本文实施例中，在进行压裂模拟之前，设计多个目标井网的压裂方案，其中包括多条初级裂缝(主裂缝)和各个裂缝的压裂时序，压裂时序规定了各初级裂缝的压裂时刻，各压裂方案中进液量随时间的变化曲线，即各压裂方案的压裂液流量不同，因此不同的压裂方案将产生不同的压裂效果。
在执行压裂时，选择其中一个压裂方案并确定该压裂方案中的进液量随时间变化曲线，根据该进液量随时间的变化曲线向水平井筒中注入压裂液进行压裂。随着压裂液的注入，初级裂缝的裂缝尖端会形成次级裂缝，形成次级裂缝后，压裂液注入到次级裂缝中，之后次级裂缝的尖端可能仍会形成下一级的次级裂缝，初级裂缝和各级次级裂缝会在水平井网空间内产生诱导应力，初级裂缝和各级次级裂缝产生的诱导应力会相互叠加，根据某一时刻的诱导应力可以求得该时刻的空间应力场，因此，对产生的多级次级裂缝进行裂缝扩展模拟，得到立体井网空间内各时刻的空间应力场，并根据该时刻的空间应力场计算该时刻的应力场主动利用系数，因此，根据各时刻的先后顺序以及各时刻对应的空间应力场即可得到应力场主动利用系数随时间变化的曲线，最后根据应力场主动利用系数随时间的变化曲线实时定量评价动态应力场的主动利用效果。
图3所示为目标井网中注水井压裂某空间的示意图，包括：目标井网301、水平井筒302、压裂液303。由于致密油气藏普遍具有低孔低渗特征，在开发过程中，需要使用大规模水力压裂技术在水平井筒302内注入大量的压裂液303，以使在立体井网301上造出大规模的初级裂缝304和次级裂缝305，进而增加基质导流能力，需要说明的是，初级裂缝304由水平井筒302的大小、位置以及钻井方式决定，即未对水平井筒302注入压裂液303时，出现的裂缝为初级裂缝304，而在通过水平井筒302向初级裂缝304注水后，在初级裂缝304尖端形成的裂缝为次级裂缝305。
图4所示为目标井网中注水井压裂的整体示意图，在图中401、402、403、404、405和406全部为裂缝区域，其中a和b表示裂缝区域的尺寸，L为邻井的距离，裂缝区域包括初级裂缝和次级裂缝，可见，本文的压裂方案为交错布置，在目标井网中初级裂缝形成后，可以根据初级裂缝的水平应力和垂向应力，计算该目标井网的原始地应力场达到提高资源利用率和采收率的目的，最终实现高效开发。
在水力压裂过程中，可以根据初级裂缝的压裂参数和进液量随时间变化曲线进行裂缝扩展模拟，使用应力场-缝网状态耦合迭代法对产生的次级裂缝进行裂缝扩展模拟，得到立体井网空间内各时刻的空间应力场，在本文实施例中，在对初级裂缝执行压裂时，选择该目标井网的一个压裂方案并确定该压裂方案中的进液量随时间变化曲线，即时间序列，根据该进液量随时间的变化曲线向水平井筒中注入压裂液进行压裂。随着压裂液的注入，初级裂缝的裂缝尖端会形成次级裂缝，形成次级裂缝后，压裂液注入到次级裂缝中，之后次级裂缝的尖端可能仍会形成下一级的次级裂缝，当确定会出现下一级的次级裂缝时，对次级裂缝继续注入压裂液，直至目标井网内不会再出现次级裂缝时，计算初级裂缝和各级次级裂缝产生的诱导应力，初级裂缝和各级次级裂缝会在水平井网空间内产生诱导应力，计算时间序列中T＝∞时的空间应力场。
由于不同的压裂方案，对应不同的时间序列，所以在不同的压裂方案下，目标井网内由初始地应力场和诱导应力场所产生的空间应力场也是不相同的，在本文实施例的后续，将展开描述如何计算空间应力场主动利用系数，以及不同压裂方案下缝网复杂度系数的计算方法。
在本文实施例中，可以给出一种根据压力方案的时间序列对目标井网进行裂缝拓展模拟的方案。
在对次级裂缝进行裂缝扩展模拟之前，首先需要根据初级裂缝的缝长、缝宽、缝高以及此时空间内已存在的所有裂缝的诱导应力场以及原始地应力的叠加，计算初级裂缝起裂时刻的空间应力场。作为可选地，可以根据进液量随时间变化曲线以及初级裂缝的缝长、缝宽和缝高计算压裂液充满初级裂缝的时间，当压裂液充满初级裂缝时，记录空间内各测点的应力状态，并通过插值的方法得到初级裂缝的空间应力场。
首先判断每一个初级裂缝是否形成次级裂缝，若初级裂缝形成次级裂缝，则压裂液充满初级裂缝的时间就是次级裂缝的起裂时刻，具体地，可以通过流量平衡法计算压裂液充满初级裂缝所需的时间，如公式(1)所示，
其中，Δt为压裂液充满初级裂缝所需的时间，l为缝长，b为半缝高，δ为缝宽，Q为压裂液的流量。
然后计算并更新次级裂缝的起裂时刻的空间应力场，其中，包括计算次级裂缝的空间应力场，并将次级裂缝的空间应力场叠加到次级裂缝的起裂时刻的空间应力场中，完成更新次级裂缝的起裂时刻的空间应力场。
在本文实施例中，初级裂缝可以形成多条次级裂缝，作为优选地，本文实施例初级裂缝形成次级裂缝的数量为2条。在初级裂缝形成次级裂缝之后，将次级裂缝作为初级裂缝，然后再次对新的初级裂缝进行裂缝扩展模拟。
若初级裂缝不形成次级裂缝，则结束裂缝扩展模拟。
如图5所示立体井网空间应力场主动利用方法的应力场主动利用系数确定示意图，步骤203根据所述压裂结构，确定所述压裂方案的应力场主动利用系数，具体包括：
步骤501、基于所述目标井网的工区目的层大量室内实验或临近区块经验数据获取适用于所述目标井网的莫尔圆包络线。
需要说明的是莫尔圆包络线为刻画目标井网所处地层的客观分析手段，莫尔圆包络线可以表征目标井网所处地层的地质情况，具体为在某位置处，施加多少的压裂液可以令岩石破裂，同样的作为一些替代手段，也可以通过库伦准则对目标井网所处地层进行判断，或者针对于页岩，可以选择使用Mogi-Coulomb准则进行判断。
步骤502、根据所述压裂结构，确定所述目标井网中各点的空间应力场。
包括根据裂缝的尺寸以及所述裂缝尖端和根部的流体压力，确定所述裂缝的缝内平均压力；
进一步地，根据裂缝的缝长、缝宽和缝高计算所述裂缝的缝内平均压力的公式为(2)-(3)。
其中，p1为所述裂缝尖端的流体压力，pwf为裂缝根部的流体压力，Q为压裂液的流量，μ为等效粘度，l为所述缝长，h为所述缝高，δ为所述缝宽，p为所述缝内平均压力。
根据所述区域的尺寸、所述裂缝的尺寸以及所述缝内平均压力，确定所述裂缝的诱导应力场；
根据公式(4)-(16)计算
σyy＝μ(σxx+σzz) (7)
τxy＝0 (10)
其中，σ表示所述裂缝的诱导应力场，σzz为所述诱导应力场在所述区域的z方向的应力分量，p为所述缝内平均压力，σxx为所述诱导应力场在所述区域的x方向的应力分量，σyy为所述诱导应力场在所述区域的y方向的应力分量，τxy为所述诱导应力场在x0y平面剪切应力，τyz为所述诱导应力场在y0z平面剪切应力，τxz为所述诱导应力场在x0z平面剪切应力，μ为等效粘度，x、y、Z为所述区域中某一点的坐标，
为半缝长，
为半缝高，L、L1、L2、θ、θ1、θ2为计算过程变量。
将所述目标井网内所有裂缝的诱导应力场与所述目标井网的原始地应力场进行叠加，确定各点的空间应力场。
根据公式(17)目标井网内的空间应力场。
其中，σuni为所述空间应力场，σxx,uni为所述空间应力场在所述目标井网的x方向的应力分量，σyy,uni为所述空间应力场在所述目标井网的y方向的应力分量，σzz,uni为所述空间应力场在所述目标井网的z方向的应力分量，τxy,uni为所述空间应力场在x0y平面剪切应力，τxz,uni为所述空间应力场在x0z平面剪切应力，τyz,uni为所述空间应力场在x0y平面剪切应力，i表示在所述目标井网中的第i条裂缝，n表示所述目标井网内的裂缝数量，σxF为所述原始地应力场在所述目标井网的x方向的应力分量，σyF为所述原始地应力场在所述目标井网的y方向的应力分量，σzF为所述原始地应力场在所述目标井网的z方向的应力分量。
步骤503、根据所述莫尔圆包络线和所述目标井网中各点的空间应力场将各点所处区域进行分区，其中目标井网内每一点表征对应位置处的区域属性，分区种类包括裂缝区、网状成缝潜力区、简单缝成缝潜力区和非裂缝潜力区，具体包括：
在本文实施例中，步骤503所述的分区进一步包括裂缝区、网状成缝潜力区、简单缝成缝潜力区和非裂缝潜力区，其中，裂缝区表示该点已经形成裂缝。网状成缝区表示由于诱导应力的作用，该点会形成网裂缝，所述网状裂缝表示该点将会形成的裂缝条数大于等于条。简单缝成缝区表示由于诱导应力的作用，该点会形成简单缝，所述简单缝表示该点将会形成的裂缝条数为1条。非裂缝潜力区表示即使存在诱导应力的作用，该点也不会形成裂缝。
首先，在根据时间序列对初级裂缝进行破裂后，初级裂缝的尖端会产生次级裂缝，当产生次级裂缝时，将该次级裂缝作为初级裂缝继续进行破裂，在本文中，由初级裂缝和次级裂缝所形成的裂缝区域包括四种类型，而在其中，网状裂缝为最优的区域，即网状成缝潜力区。
进一步，根据所述目标井网中各点的空间应力场分别计算各点的水平最大主应力、水平最小主应力和垂向应力。
所以计算每一个裂缝所处区域为哪一种裂缝，首先计算初级裂缝尖端的水平最大主应力、水平最小主应力和垂向应力可以通过公式(18)-(20)计算得到，
σC＝σzz,uni (20)
其中，σA表示水平最大主应力，σB表示水平最小主应力，σC表示垂向应力，x、y、z为该初级裂缝尖端在立体井网空间中的坐标，τxy,uni表示该初级裂缝尖端的空间应力场在x0y平面剪切应力，σxx,uni为该初级裂缝尖端的空间应力场在立体井网空间的x方向的应力分量，σyy,uni为该初级裂缝尖端的空间应力场在立体井网空间的y方向的应力分量，σzz,uni为该初级裂缝尖端的空间应力场在所述空间的z方向的应力分量。
进一步，根据所述水平最大主应力、水平最小主应力和垂向应力分别计算各点的莫尔圆重合面积。
将水平最大主应力、水平最小主应力和垂向应力按照从大到小的顺序进行排序，将其中的最大值记为σ1,uni，中间值记为σ2,uni，最小值记为σ3,uni，如，若σA>σC>σB,则σ1,uni＝σA，σ2,uni＝σC，σ3,uni＝σB；
如图6莫尔圆包络面积示意图所示，首先根据σ1,uni、σ2,uni、σ3,uni计算O1、O2、O3点的坐标，具体地，计算公式如公式(21)所示，
O1＝(σ2,uni+σ3,uni)/2
O2＝(σ1,uni+σ3,uni)/2
O3＝(σ2,uni+σ1,uni)/2 (21)
然后以O1为原点，σ2,uni-σ3,uni为直径画半圆A，以O2为原点，σ1,uni-σ2,uni为直径画半圆C，以O3为原点，σ1,uni-σ3,uni为直径画半圆B，得到圆弧A、B、C围城的阴影部分为所述莫尔圆重合面积。
进一步，在坐标系内，确定所述空间中各点的莫尔圆重合面积与所述莫尔圆包络线的预设范围的接触位置。
在图6中，横坐标为正应力，纵坐标为剪切应力，若所述初级裂缝的尖端所在的莫尔圆重合面积中的最大剪切应力T1大于等于莫尔圆包络线中该最大剪切应力T1的正应力对应的剪切应力T2，且所述最大剪切应力T1与剪切应力T2的差值小于等于预设范围，或，若所述初级裂缝的尖端所在的所述莫尔圆重合面积中的最大剪切应力T1小于莫尔圆包络线中该最大剪切应力T1的正应力对应的剪切应力T2，且所述剪切应力T2与最大剪切应力T1的差值小于等于预设范围，则根据所述初级裂缝的尖端的空间应力场计算所述初级裂缝的尖端的水平应力差系数，若所述初级裂缝的尖端的水平应力差系数小于预设门限值，则所述初级裂缝的尖端形成次级裂缝，所述预设范围为所述剪切应力T2的5％；
否则，所述初级裂缝的尖端不形成次级裂缝。
进一步，根据所述接触位置，将所述空间中各点进行分区。
在本文实施例中，如图6所示，阴影部分表示空间中某一点的莫尔圆重合面积，莫尔圆重合面积的横坐标为正应力σ，纵坐标为剪切应力τ，然后将莫尔圆重合面积和莫尔圆包络线进行比较。若莫尔圆重合面积中存在至少一个正应力对应的剪切应力T1大于莫尔圆包络线中该正应力的剪切应力T2，且剪切应力T1与剪切应力T2的差值大于预设范围△，即莫尔圆重合面积的阴影部分超过莫尔圆包络线上方△范围，则所述初级裂缝的尖端属于裂缝区，即表示所述初级裂缝的尖端形成裂缝；
若莫尔圆重合面积中所有正应力的剪切应力T1均小于莫尔圆包络线中该全部正应力对应的剪切应力T2，且剪切应力T2与剪切应力T1的差值大于预设范围△，即莫尔圆重合面积的阴影部分均小于莫尔圆包络线下方△范围，则所述初级裂缝的尖端属于非裂缝潜力区，即表示所述初级裂缝的尖端不会形成裂缝；
若莫尔圆重合面积中的最大剪切应力T1大于等于莫尔圆包络线中该最大剪切应力T1的正应力对应的剪切应力T2，且最大剪切应力T1与剪切应力T2的差值小于等于预设范围△，或，若莫尔圆重合面积中的最大剪切应力T1小于莫尔圆包络线中该最大剪切应力T1的正应力对应的剪切应力T2，且剪切应力T2与最大剪切应力T1的差值小于等于预设范围△，即莫尔圆重合面积的阴影部分中最大剪切应力在莫尔圆包络线的上下△范围内，则根据所述初级裂缝的尖端的空间应力场计算所述初级裂缝的尖端的水平应力差系数。
具体地，通过公式(22)计算所述初级裂缝的尖端的水平应力差系数，
若所述初级裂缝的尖端的水平应力差系数小于预设门限值，则所述初级裂缝的尖端属于所述网状成缝潜力区，表示初级裂缝的尖端形成次级裂缝，若所述初级裂缝的尖端的水平应力差系数大于等于所述预设门限值，则所述初级裂缝的尖端属于所述简单缝成缝潜力区，则重新预估该初级裂缝的长度，根据重新预估的裂缝长度判断该初级裂缝的尖端是否属于网状成缝潜力区，即初级裂缝的尖端是否会产生次级裂缝。若重复多次预估裂缝长度后，初级裂缝的尖端均不属于网状成缝潜力区，则表示初级裂缝不能产生次级裂缝，该初级裂缝的尖端稳定。
步骤504、对所述裂缝区、所述网状成缝潜力区、所述简单缝成缝潜力区和所述非裂缝潜力区赋予权重。
由于不同的区域利用空间应力场的情况是不同的，所以本文实施例为了更好的体现利用空间应力场的情况，对四种区域进行赋权值，其中按照利用效果，将四个区域由权重高到权重低依次排序为裂缝区、网状成缝潜力区、简单缝成缝潜力区和非裂缝潜力区。
步骤505、根据所述区域的尺寸、位置，目标井网内各分区种类的权重以及所述目标井网中各裂缝对所述空间中各点的诱导应力占比，确定所述目标井网的应力场主动利用系数。
根据公式(23)计算压裂方案的应力场主动利用系数
其中，W表示所述应力场主动利用系数，
表示所述目标井网中，目标井网x1到xn,y1到yn,z1到zn的三维空间，△x、△y、△z为三个方向区域长度，n表示所述目标井网的x、y、z划分区域的个数，φj表示分区的权重，k表示每一种分区的个数，γ表示所述诱导应力占比，m表示区域内裂缝的诱导应力占比的降序排名的门限值。
在本文实施例中，分区的个数k为4，分别为裂缝区S1(x,y,z)、网状成缝潜力区S2(x,y,z)、简单缝成缝潜力区S3(x,y,z)和非裂缝潜力区S4(x,y,z)，其中x、y、z为目标井网中某一点的坐标，裂缝区S1(x,y,z)的权重记为φ1，网状成缝潜力区S2(x,y,z)的权重记为φ2，简单缝成缝潜力区S3(x,y,z)的权重记为φ3，非裂缝潜力区S4(x,y,z)的权重记为φ4，在本文实施例中，φ1＝3，φ2＝2，φ3＝1，φ4＝0。
其中诱导应力占比的计算公式为，
其中，γ表示所述诱导应力占比，σj(x,y,z)表示目标井网中第j条裂缝对x,y,z坐标的点的空间诱导应力，n表示所述空间内裂缝的条数。
在本文实施例中，
表示目标井网内n条裂缝的叠加应力场，可以条通过公式(25)计算得到，
其中，i表示裂缝序号，n表示所述空间内裂缝的条数，σzz为裂缝的诱导应力场在所述空间的z方向的应力分量，σxx为裂缝的诱导应力场在所述空间的x方向的应力分量，σyy为裂缝的诱导应力场在所述空间的y方向的应力分量，τxy为裂缝的诱导应力场在x0y平面剪切应力，τyz为裂缝的诱导应力场在y0z平面剪切应力，τxz为裂缝的诱导应力场在x0z平面剪切应力。
需要说明的是，其中各裂缝的张量分量皆为全局统一坐标系下的表达式，如果是单裂缝的局部坐标系，需要将各自的原点和坐标轴方向通过坐标平移和旋转变换等方法，统一到全局统一坐标系下之后再参与计算。
在本文实施例中，诱导应力占比定义为附近任一条裂缝的诱导应力对该点处空间应力之和的占比，首先计算空间中各个点的诱导应力占比，然后占比从大到小排序，例如：以全局坐标系中的(x,y,z)点为例，影响力最大(假设为第j条裂缝)和第二大(假设为第k条裂缝)的裂缝诱导应力的占比分别为公式(26)和公式(27)。
在本文实施例中，诱导应力占比的降序排名中排名在前的个数m优选为5。
上述的应力场主动利用系数表征每一个压裂模拟过程的应力场主动利用效果，因本文实施例采用邻近水平井交错布置，主动利用诱导应力场协助产生复杂缝网，通过巧妙布置各主裂缝的空间位置，使张应力区相互错开，扩大低水平应力差区域的面积，同时使裂缝在尖端处受临缝诱导应力干扰而降低水平应力差，使裂缝不再向前扩展到临井的井筒造成剪切形变，而是受低水平应力差作用产生复杂缝网。
因此，为了更加的定量的表示目标井网受到空间应力场的影响效果，还可以从临井临缝的诱导应力对次级裂缝影响出发，定量的计算每一个井在T＝0到T＝∞偏转多少的角度出发，来定量的描述空间应力场对于每一个井的影响效果。下述部分，给出了如何计算裂缝的偏移量，并将每一个裂缝统一计算，得到压裂方案的模拟压裂结果。
如图7一种立体井网空间应力场主动利用方法的缝网复杂度系数确定示意图，作为本文的一个实施例，步骤203确定所述压裂方案的缝网复杂系数，具体包括：
步骤701、分别确定所述压裂方案下所述目标井网内每一条裂缝的裂缝方向。
步骤702、根据所述裂缝方向和所述原始地应力场方向的夹角以及所述空间内裂缝的条数，确定缝网复杂度系数。
统计所有裂缝平面与原始地应力场最大主应力方向的夹角的平均值，即为本文实施例所述的缝网复杂度系数，事实上即所有裂缝方向与原始地应力场的最大主应力方向的平均值，亦即偏离水平最大主应力的程度的表征，可表征缝网复杂的情况。如果诱导应力利用充分，主裂缝尖端形成应力差减小区域，形成复杂缝网，则裂缝方向与原始地应力的主裂缝方向之间会产生夹角，夹角越大，偏转越厉害，成缝效果越好，应力场主动利用效果越好。反之，如果裂缝全都沿原始地应力场的水平最大主应力方向延伸，说明利用空间诱导应力使生成的裂缝复杂的效果不好，即空间应力场主动利用效果不佳。所以通过本文实施例所述的方法计算得到的缝网复杂度系数也可以用来评价空间应力场主动利用效果。
此外，在本文的一些其他实施例中，当立体井网空间中的裂缝区分主裂缝和次级裂缝时，可以给主裂缝和次级裂缝的裂缝方向与原始地应力场的最大主应力方向的夹角分别赋予不同的权值，再根据主裂缝或次级裂缝的裂缝方向与原始地应力场的最大主应力方向的夹角、所述夹角的权值以及所述裂缝的数量计算所述缝网复杂度系数，所述权值可以根据主裂缝或次级裂缝对增加油气产量的重要程度进行分配，例如，主裂缝或次级裂缝对增加油气产量越重要，该主裂缝或次级裂缝的权重越高。通过上述方法，实现了根据裂缝对增加油气产量的重要程度计算缝网复杂度系数，从而进一步地提高了评价空间应力场主动利用效果的精确度。
作为本文的一个实施例，步骤701具体包括：
确定所述压裂方案下各裂缝的类型确定裂缝方向，包括：
当所述裂缝为迂曲缝时，计算所述裂缝路径上每个点的水平最大主应力方向，将各点的水平最大主应力方向的平均值作为所述裂缝的裂缝方向。
当所述裂缝为直缝时，计算所述裂缝的裂缝尖端位置的水平最大主应力方向，将裂缝尖端位置的水平最大主应力方向作为所述裂缝的裂缝方向。
或，确定所述压裂方案下各裂缝的端点位置确定裂缝方向，包括：
获取所述裂缝的裂缝尖端位置和起裂位置，根据所述裂缝尖端位置相对于起裂位置的方向，确定所述裂缝的裂缝方向。
在本文实施例中，目标井网中的每条裂缝在扩展过程中的裂缝路径会受到其他裂缝分别对目标井网中每个点的空间诱导应力与原始地应力的叠加形成的空间应力场的影响，因此，裂缝的形态可能为直缝，也可能为迂曲缝(即裂缝是按照弯曲的路径扩展的)。
确定所述压裂方案下各裂缝的类型确定裂缝方向。
当裂缝为迂曲缝时，表示该裂缝在扩展过程中的裂缝方向受到空间应力场在该裂缝路径上每个点处的空间应力状态的影响较大，该裂缝路径上每个点的水平最大主应力方向差别较大，导致了裂缝呈迂曲形态扩展。因此，可以根据空间应力场在该裂缝路径上每个点处的空间应力状态分别计算该裂缝路径上每个点的水平最大主应力方向，对将该裂缝路径上各点的水平最大主应力方向取平均值，将得到的平均值作为该裂缝的裂缝方向。
当裂缝为直缝时，表示该裂缝在扩展过程中的裂缝方向受到空间应力场在该裂缝路径上每个点处的空间应力状态的影响较小，该裂缝路径上每个点的水平最大主应力方向差别不大，因此裂缝呈直线形态扩展。因此，仅需根据空间应力场在该裂缝的裂缝尖端位置的空间应力状态计算该裂缝的裂缝尖端位置的水平最大主应力方向，将得到的裂缝尖端位置的水平最大主应力方向作为该裂缝的裂缝方向。
根据本文的一个实施例，计算水平最大主应力方向的公式如(28)所示，
其中，θuni表示所述裂缝路径上某个点的水平最大主应力方向，τxy,uni表示所述裂缝路径上某个点的空间应力状态在所述立体井网空间的x0y平面剪切应力，σxx,uni表示所述裂缝路径上某个点的空间应力状态在所述立体井网空间的x方向的应力分量，σyy,uni表示所述裂缝路径上某个点的空间应力状态在所述立体井网空间的y方向的应力分量，x、y表示所述裂缝路径上某个点在目标井网内的坐标。
同样的，在无法判断裂缝类型时，可以通过所述压裂方案下各裂缝的端点位置确定裂缝方向。
在所述目标井网中，计算所述裂缝尖端位置相对于所述裂缝起裂位置的方向，将所述裂缝尖端位置相对于所述裂缝起裂位置的方向作为所述裂缝的裂缝方向。
作为本文的一个实施例，步骤702具体包括：
对每一条裂缝的裂缝方向与所述原始地应力场方向的夹角求和，得到累加夹角。
根据所述目标井网内裂缝的条数对所述累加夹角求平均值，确定所述目标井网的缝网复杂度系数。
根据公式(29)可以求得压裂方案下，目标井网的缝网复杂度系数：
其中，θ′表示所述缝网复杂度系数，
表示第i条裂缝的裂缝路径上裂缝的裂缝方向与所述空间的原始地应力场的最大主应力方向的夹角，n表示所述目标井网中的裂缝数量。
若立体井网空间中各裂缝之间形成了复杂的缝网结构，则各裂缝的裂缝方向不相同，各裂缝的裂缝方向与原始地应力场的最大主应力方向的夹角也不同，即各裂缝均朝着不同的方向扩展。因此，各夹角求和后并根据裂缝的数量计算得到的夹角的平均值越大则表示各裂缝在立体井网空间中呈向外发散的形式扩展的程度越大。此外，各裂缝的扩展方向受到立体井网的空间应力场在各自裂缝路径上的每个点处的空间应力状态的影响，因此根据上述步骤计算得到的缝网复杂度系数可以表示立体井网空间应力场的主动利用效果。在本文中，期望得到成缝区以及网状缝潜力区，只要增大二者的出现概率，那么大可能会提升单井的采收率，所以通过缝网复杂度系数来表示所述缝网复杂系数表征压裂模拟过程的裂缝区域的占比
作为本文的一个实施例，步骤204根据所述应力场主动利用系数和所述缝网复杂系数，选取最优压裂方案包括：
将每一个压裂方案的所述应力场主动利用系数与所述缝网复杂系数进行乘积运算。
选取运算结果最大的压裂方案。
因为应力场主动利用系数与所述缝网复杂系数都可以表示不同压裂方案中，利用空间应力场的效果，所以将应力场主动利用系数W和缝网复杂系数θ进行运算，可以均衡的考虑不同的参数，以提升采收率，当然，除了对应力场主动利用系数W和缝网复杂系数θ进行乘积运算，还可以进行加和运算，或者均方差运算，凡是可以将二者进行统一的运算方式都可以替换本文的实施例，本文在此不限定。
当将应力场主动利用系数W和缝网复杂系数θ统一计算完成后，选取若干压裂方案中，最优的一个压裂方案，使施工人员根据该最优的压裂方案进行部井，并按照该最优的压裂方案的时间序列对水平注水井进行注水。
如图8所示一种立体井网动态应力场主动利用装置示意图，基于同一发明构思，本说明书实施例还提供了一种立体井网动态应力场主动利用装置，包括：
获取单元801，用于获取目标井网的若干压裂方案。
结构确定单元802，用于根据所述压裂方案对所述目标井网进行压裂模拟，确定所述目标井网的压裂结构，其中，所述压裂结构表征所述目标井网中裂缝数量和裂缝形态。
系数确定单元803，用于根据所述压裂结构，确定所述压裂方案的应力场主动利用系数和缝网复杂系数，其中，所述应力场主动利用系数表征压裂模拟过程的应力场主动利用效果，所述缝网复杂系数表征压裂模拟过程的裂缝区域的占比。
方案选取单元804，用于根据所述应力场主动利用系数和所述缝网复杂系数，选取最优压裂方案，以使所述目标井网压裂。
通过上述装置所取得的有益效果与上述方法所取得的有益效果一致，本说明书实施例不做赘述。
如图9所示为本文实施例评价一种立体井网空间应力场主动利用方法的流程图，在本图中描述了评价立体井网动态应力场主动利用效果的步骤。需要说明的是，本图中所描述的步骤和顺序并非本文实施例评价立体井网动态应力场主动利用效果的唯一步骤和顺序，对本领域技术人员来说，根据本图描述的内容还可以得到其他评价立体井网动态应力场主动利用效果的步骤和顺序，本说明书实施例不做限制。
步骤901、基于目标井网的工区目的层大量室内实验或临近区块经验数据获取适用于所述目标井网的莫尔圆包络线。
在本步骤中，通过施工人员现场勘探以及实验室实验结果，确定目标井网所处地质的莫尔圆包络线，如图6所示的莫尔圆包络线，且该莫尔圆包络线的△范围可以人为预设，在本文实施例中△范围为5％。
步骤902、设计多种目标井网的压裂方案，包括不同时间序列，不同压裂方式，不同的井间排布方式。
在本步骤中，可以通过图3和图4所示的压裂方案，对目标井网执行模拟压裂。
步骤903、模拟每一种压裂方案对目标井网的压裂过程。
在本步骤中，可以通过多元非线性平台，模拟压裂的过程，得到压裂方案下裂缝形态、裂缝位置和裂缝数量。
步骤904、在每一个压裂方案下，根据时间序列进行压裂，判断初级裂缝是否会生成次级裂缝，若会，则将次级裂缝更改为初级裂缝，并根据图6继续压裂，若不会，则停止压裂执行步骤905。
在本步骤中，为了得到压裂方案下时间序列T＝∞的所有的裂缝，并在T＝∞静态评价不同压裂方案的应力场主动利用效果，所以需要令所有的裂缝都无法继续压裂。
步骤905、计算每一个压裂方案的应力场主动利用系数和缝网复杂度系数。
在本步骤中，如图5和图7所述的部分，可以得到每一个压裂方案，应力场主动利用效果的量化值。
步骤906，对应力场主动利用系数和缝网复杂度系数进行乘积运算，选取最优的压裂方案。
在本步骤中，为了均衡应力场主动利用系数和缝网复杂度系数，所以对二者进行运算，当然，也可以对二者进行乘积运算和均方差运算。
步骤907，施工人员使用最优的压裂方案，使目标井网压裂。
在本步骤中，施工人员根据压裂方案的部井位置、裂缝形态、裂缝位置和裂缝数量以及注水的时间序列对目标井网进行压裂，可以实现单井采收率较高的效果。
如图10所示为本文实施例计算机设备的结构示意图，本文中的立体井网动态应力场主动利用效果的评价装置可以为本实施例中的计算机设备，执行上述本文的方法。计算机设备1002可以包括一个或多个处理设备1004，诸如一个或多个中央处理单元(CPU)，每个处理单元可以实现一个或多个硬件线程。计算机设备1002还可以包括任何存储资源1006，其用于存储诸如代码、设置、数据等之类的任何种类的信息。非限制性的，比如，存储资源1006可以包括以下任一项或多种组合：任何类型的RAM，任何类型的ROM，闪存设备，硬盘，光盘等。更一般地，任何存储资源都可以使用任何技术来存储信息。进一步地，任何存储资源可以提供信息的易失性或非易失性保留。进一步地，任何存储资源可以表示计算机设备1002的固定或可移除部件。在一种情况下，当处理设备1004执行被存储在任何存储资源或存储资源的组合中的相关联的指令时，计算机设备1002可以执行相关联指令的任一操作。计算机设备1002还包括用于与任何存储资源交互的一个或多个驱动机构1008，诸如硬盘驱动机构、光盘驱动机构等。
计算机设备1002还可以包括输入/输出模块1010(I/O)，其用于接收各种输入(经由输入设备1012)和用于提供各种输出(经由输出设备1014))。一个具体输出机构可以包括呈现设备1016和相关联的图形用户接口(GUI)1018。在其他实施例中，还可以不包括输入/输出模块1010(I/O)、输入设备1012以及输出设备1014，仅作为网络中的一台计算机设备。计算机设备1002还可以包括一个或多个网络接口1020，其用于经由一个或多个通信链路1022与其他设备交换数据。一个或多个通信总线1024将上文所描述的部件耦合在一起。
通信链路1022可以以任何方式实现，例如，通过局域网、广域网(例如，因特网)、点对点连接等、或其任何组合。通信链路1022可以包括由任何协议或协议组合支配的硬连线链路、无线链路、路由器、网关功能、名称服务器等的任何组合。
对应于图2-图7的方法，本文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上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器运行时执行上述步骤。
本文实施例还提供一种计算机可读指令，其中当处理器执行所述指令时，其中的程序使得处理器执行如图2-图7所示的方法。
应理解，在本文的各种实施例中，上述各过程的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本文实施例的实施过程构成任何限定。
还应理解，在本文实施例中，术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系。例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本文的范围。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，上述描述的系统、装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
在本文所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统、装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另外，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口、装置或单元的间接耦合或通信连接，也可以是电的，机械的或其它的形式连接。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本文实施例方案的目的。
另外，在本文各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以是两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本文的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分，或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本文各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
本文中应用了具体实施例对本文的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本文的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本文的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本文的限制。
Claims (10)
1.一种立体井网空间应力场主动利用方法，其特征在于，包括：
获取目标井网的若干压裂方案；
根据所述压裂方案对所述目标井网进行压裂模拟，确定所述目标井网的压裂结构，其中，所述压裂结构表征所述目标井网中裂缝数量和裂缝形态；
根据所述压裂结构，确定所述压裂方案的应力场主动利用系数和缝网复杂系数，其中，所述应力场主动利用系数表征压裂模拟过程的应力场主动利用效果，所述缝网复杂系数表征压裂模拟过程的裂缝区域的占比；
根据所述应力场主动利用系数和所述缝网复杂系数，选取最优压裂方案，以使所述目标井网压裂。
2.根据权利要求1所述的立体井网空间应力场主动利用方法，其特征在于，所述根据所述压裂结构，确定所述压裂方案的应力场主动利用系数，进一步包括：
基于所述目标井网的工区目的层大量室内实验或临近区块经验数据获取适用于所述目标井网的莫尔圆包络线；
根据所述压裂结构，确定所述目标井网中各点的空间应力场；
根据所述莫尔圆包络线和所述目标井网中各点的空间应力场将各点所处区域进行分区，其中目标井网内每一点表征对应位置处的区域属性，分区种类包括裂缝区、网状成缝潜力区、简单缝成缝潜力区和非裂缝潜力区；
对所述裂缝区、所述网状成缝潜力区、所述简单缝成缝潜力区和所述非裂缝潜力区赋予权重；
根据所述区域的尺寸、位置，目标井网内各分区种类的权重以及所述目标井网中各裂缝对所述目标井网中各点的诱导应力占比，确定所述目标井网的应力场主动利用系数。
3.根据权利要求2所述的立体井网空间应力场主动利用方法，其特征在于，所述根据所述压裂结构，确定所述目标井网中各点的空间应力场，进一步包括：
根据裂缝的尺寸以及所述裂缝尖端和根部的流体压力，确定所述裂缝的缝内平均压力；
根据所述区域的尺寸、所述裂缝的尺寸以及所述缝内平均压力，确定所述裂缝的诱导应力场；
将所述目标井网内所有裂缝的诱导应力场与所述目标井网的原始地应力场进行叠加，确定各点的空间应力场。
4.根据权利要求2所述的立体井网空间应力场主动利用方法，其特征在于，所述根据所述莫尔圆包络线和所述目标井网中各点的空间应力场将各点所处区域进行分区，进一步包括：
根据所述目标井网中各点的空间应力场分别计算各点的水平最大主应力、水平最小主应力和垂向应力；
根据所述水平最大主应力、水平最小主应力和垂向应力分别计算各点的莫尔圆重合面积；
在坐标系内，确定所述空间中各点的莫尔圆重合面积与所述莫尔圆包络线的预设范围的接触位置；
根据所述接触位置，将所述空间中各点进行分区。
5.根据权利要求2所述的立体井网空间应力场主动利用方法，其特征在于，所述根据所述区域的尺寸、位置，目标井网内各分区种类的权重以及所述目标井网中各裂缝对所述空间中各点的诱导应力占比，确定所述目标井网的应力场主动利用系数，进一步包括：
根据公式
确定所述目标井网的应力场主动利用系数；
其中，W表示所述应力场主动利用系数，
表示所述目标井网中，目标井网x1到xn,y1到yn,z1到zn的三维空间，△x、△y、△z为三个方向区域长度，n表示所述目标井网的x、y、z划分区域的个数，φj表示分区的权重，k表示每一种分区的个数，γ表示所述诱导应力占比，m表示区域内裂缝的诱导应力占比的降序排名的门限值；
其中所述诱导应力占比的计算公式为，
其中，γ表示所述诱导应力占比，σj(x,y,z)表示所述目标井网中第j条裂缝对x,y,z坐标的点的空间诱导应力，n表示所述目标井网内裂缝的条数。
6.根据权利要求3所述的立体井网空间应力场主动利用方法，其特征在于，所述确定所述压裂方案的缝网复杂系数，进一步包括：
分别确定所述压裂方案下所述目标井网内每一条裂缝的裂缝方向；
根据所述裂缝方向和所述原始地应力场方向的夹角以及所述空间内裂缝的条数，确定缝网复杂度系数。
7.根据权利要求6所述的立体井网空间应力场主动利用方法，其特征在于，所述分别确定所述压裂方案下所述目标井网内每一条裂缝的裂缝方向，进一步包括：
确定所述压裂方案下各裂缝的类型确定裂缝方向，包括：
当所述裂缝为迂曲缝时，计算所述裂缝路径上每个点的水平最大主应力方向，将各点的水平最大主应力方向的平均值作为所述裂缝的裂缝方向；
当所述裂缝为直缝时，计算所述裂缝的裂缝尖端位置的水平最大主应力方向，将裂缝尖端位置的水平最大主应力方向作为所述裂缝的裂缝方向；
或，确定所述压裂方案下各裂缝的端点位置确定裂缝方向，包括：
获取所述裂缝的裂缝尖端位置和起裂位置，根据所述裂缝尖端位置相对于起裂位置的方向，确定所述裂缝的裂缝方向。
8.根据权利要求6所述的立体井网空间应力场主动利用方法，其特征在于，所述根据所述裂缝方向和所述原始地应力场方向的夹角以及所述空间内裂缝的条数，确定缝网复杂度系数，进一步包括：
对每一条裂缝的裂缝方向与所述原始地应力场方向的夹角求和，得到累加夹角；
根据所述目标井网内裂缝的条数对所述累加夹角求平均值，确定所述目标井网的缝网复杂度系数。
9.根据权利要求6所述的立体井网空间应力场主动利用方法，其特征在于，所述根据所述应力场主动利用系数和所述缝网复杂系数，选取最优压裂方案，进一步包括：
将每一个压裂方案的所述应力场主动利用系数与所述缝网复杂系数进行乘积运算；
选取运算结果最大的压裂方案。
10.一种立体井网空间应力场主动利用装置，其特征在于，包括：
获取单元，用于获取目标井网的若干压裂方案；
结构确定单元，用于根据所述压裂方案对所述目标井网进行压裂模拟，确定所述目标井网的压裂结构，其中，所述压裂结构表征所述目标井网中裂缝数量和裂缝形态；
系数确定单元，用于根据所述压裂结构，确定所述压裂方案的应力场主动利用系数和缝网复杂系数，其中，所述应力场主动利用系数表征压裂模拟过程的应力场主动利用效果，所述缝网复杂系数表征压裂模拟过程的裂缝区域的占比；
方案选取单元，用于根据所述应力场主动利用系数和所述缝网复杂系数，选取最优压裂方案，以使所述目标井网压裂。
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| CN202111664143.9A CN114297865A (zh) | 2021-12-30 | 2021-12-30 | 一种立体井网空间应力场主动利用方法和装置 |
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| CN202111664143.9A CN114297865A (zh) | 2021-12-30 | 2021-12-30 | 一种立体井网空间应力场主动利用方法和装置 |
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| CN114297865A true CN114297865A (zh) | 2022-04-08 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117473634A (zh) * | 2023-12-27 | 2024-01-30 | 清华四川能源互联网研究院 | 一种井网布局方法、装置、设备以及介质 |
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2021
- 2021-12-30 CN CN202111664143.9A patent/CN114297865A/zh active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117473634A (zh) * | 2023-12-27 | 2024-01-30 | 清华四川能源互联网研究院 | 一种井网布局方法、装置、设备以及介质 |
| CN117473634B (zh) * | 2023-12-27 | 2024-03-19 | 清华四川能源互联网研究院 | 一种井网布局方法、装置、设备以及介质 |
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