CN117725807A - 基于边界元计算非均质储层裂缝应力的方法、系统及设备 - Google Patents
基于边界元计算非均质储层裂缝应力的方法、系统及设备 Download PDFInfo
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Abstract
本发明属于油气藏水力压裂改造技术领域，具体涉及了一种基于边界元计算非均质储层裂缝应力的方法、系统及设备，旨在解决传统DDM算法无法计算非均值储层内裂缝诱导应力的问题。本发明包括：收集目标岩体的非均质储层综合属性资料，建立目标岩体的岩石弹性参数矩阵化网格模型；根据所述目标岩体的岩石弹性参数矩阵化网格模型，通过有限元方法进行基于点荷载激励‑响应的测试，根据所述点荷载激励‑响应的测试结果构建目标岩体的非均质修正系数矩阵；基于所述目标岩体的非均质修正系数矩阵，通过修正DDM基本解，获得所述目标岩体中各个裂缝位置的应力。本发明通过点荷载激励‑响应测试的办法来刻画岩体非均质性的影响，保留了计算精度和计算效率。
Description
技术领域
本发明属于油气藏水力压裂改造技术领域，具体涉及了一种基于边界元计算非均质储层裂缝应力的方法、系统及设备。
背景技术
页岩压裂裂缝扩展模拟是压裂设计的关键步骤，是“页岩气革命”的关键技术之一。而裂缝激活和扩展过程中诱导应力的计算是压裂模拟的核心，其计算的效率和精度关乎整个模拟过程的效率、精度和稳定性，因此如何更好地计算诱导应力，是页岩压裂扩展模拟软件发展的核心难点之一。
关于诱导应力计算，目前的算法可以归为两个大类：
对储层的岩体划分网格，并根据网格的变形来计算整个储层的应力场。很多常见的方法，如有限元、离散元、非连续变形分析等，都可以归结为这种方法。由于对储层划分了网格，并且可以对不同的网格赋予不同的物理属性，因此这类方法比较便于模拟地层的非均质属性。但是，要实现应力的精确计算，需要大量的网格，这使得此类算法的计算量非常大；
仅对裂缝本身划分网格的边界元方法。在裂缝计算领域，用的是一种特殊的边界元，叫做位移非连续方法(Displacement Discontinuities Method，简称DDM)。相对于第一类对储层划分网格的方法，DDM作为边界元方法，仅仅需要对裂缝本身划分网格，这相当于将问题降低了一个维度，使得同等空间分辨率下网格的数量更少，从而使得计算效率更高；同时，裂缝的开度是DDM求解的直接变量，因此计算的精度也更高。但DDM也有缺点，就是由于它不对岩体划分网格，而是利用弹性力学的理论解来直接计算裂缝的张开和滑动所带来的诱导应力，这就要求在裂缝之外，岩体必须是均匀的，否则理论解就不适用。但是，真实的页岩储层具有很强的非均质性。这使得DDM在实际应用的过程中，存在一定的局限性。
发明内容
为了解决现有技术中的上述问题，即传统DDM算法无法计算非均值储层内裂缝诱导应力的问题，本发明提供了一种基于边界元计算非均质储层裂缝应力的方法，所述方法包括：
步骤S100，收集目标岩体的非均质储层综合属性资料，建立目标岩体的岩石弹性参数矩阵化网格模型；
所述目标岩体的非均质储层综合属性资料包括地层深度信息、地层岩性分层信息、岩石力学测试数据和目标储层的垂向地层分布情况
步骤S200，根据所述目标岩体的岩石弹性参数矩阵化网格模型，通过有限元方法进行基于点荷载激励-响应的测试，根据所述点荷载激励-响应的测试结果构建目标岩体的非均质修正系数矩阵；
步骤S300，基于所述目标岩体的非均质修正系数矩阵，通过修正DDM基本解，获得所述目标岩体中各个裂缝位置的应力。
进一步的，所述步骤S100，具体包括：
步骤S110，根据目标储层的垂向地层分布情况，对储层岩性分布进行划分，确定目标岩体范围和网格化模型尺寸，建立储层网格化模型；
步骤S120，根据针对储层中不同岩性的岩石进行室内单轴压缩力学实验的测试结果，确定储层内不同地层的弹性参数取值范围；
步骤S130，根据储层内不同地层的弹性参数取值范围对储层网格化模型中的网格进行弹性参数赋值，获得目标岩体的岩石弹性参数矩阵化网格模型。
进一步的，所述步骤S200，具体包括：
步骤S210，根据所述目标岩体的岩石弹性参数矩阵化网格模型，将矩阵网格作为有限元的网格实体，生成有限元网格；
步骤S220，对有限元网格进行编号，获得第个有限元网格和第/>个有限元网格；
所述第个有限元网格为被施加荷载的网格；
所述第个有限元网格为在非均质储层的有限元模型的有限元网格中，除第/>个有限元网格外的任一网格；
其中，和/>表示两个不同的序号；
步骤S230，对所述第个有限元网格和所有第/>个有限元网格进行点荷载-响应测试，遍历所有网格，建立非均质条件下任意两个单元间的影响系数/>。
进一步的，所述步骤S230，具体包括：
步骤S231，设第个有限元网格的中心点承受1个单位点荷载，除第/>个有限元网格之外的所有网格均不受外力；通过有限元方法，计算在所述第/>个有限元网格的中心点荷载作用下的应力场和位移场；
步骤S232，根据第个有限元网格处的位移，计算所述第/>个有限元网格在产生单位位移时对应的点荷载强度/>；
步骤S233，遍历除第个有限元网格之外的所有第/>个有限元网格，记录第/>个有限元网格处产生的应力，获得第/>个有限元网格产生单位位移时第/>个有限元网格的应力增量，所述第/>个有限元网格产生单位位移时第/>个有限元网格的应力增量的数值为第个有限元网格对第/>个有限元网格的非均质影响系数/>；
步骤S234，遍历所有有限元网格，重复步骤S231至S233，建立任意两个单元间的非均质影响系数，根据所有的非均质影响系数构成非均质修正系数矩阵/>；
步骤S235，对目标储层划分有限元网格，根据地层真实属性赋予所有有限元网格物理属性并将弹性参数设置为单元1，生成完全均质条件下的有限元模型；
步骤S236，基于完全均质条件下的有限元模型，遍历所有所述完全均质条件下的有限元模型中的有限元网格，建立任意两个单元间的均质影响系数；
步骤S237，根据所有的均质影响系数构成均质系数矩阵/>；
步骤S238，基于均质系数矩阵对非均质修正系数矩阵/>进行无量纲化，获得无量纲化后的非均质修正系数矩阵/>，令/>，建立目标储层岩体的非均质修正系数矩阵。
对非均质修正系数矩阵进行无量纲化消除了物理量之间的单位差异，使得数据分析、建模和比较等工作变得更加容易和高效。
进一步的，所述非均质修正系数矩阵，具体包括：
；
其中，代表有限元模型中有限元网格的数量；在所述非均质修正系数矩阵/>中每一个子矩阵/>具有4个独立变量（/>,/>,/>,/>），表示包含第/>个有限元网格产生单位位移时在第/>个有限元网格的位置产生的应力分量。
进一步的，所述步骤S300，具体包括：
步骤S310，应用DDM网格计算裂缝拓展过程，将裂缝网络本身被划分为有限个DDM网格；
步骤S320，对DDM网格编号，获得第个DDM网格和第/>个DDM网格；
步骤S330，假设岩体为均匀的弹性体，在第个DDM网格和第/>个DDM网格之间，设置弹性模量为1，通过DDM的基本解，计算获得第/>个DDM网格和第/>个DDM网格之间的应力影响系数/>；
步骤S340，根据第个DDM网格和第/>个DDM网格中心坐标的位置查找与裂缝单元/>距离最近的有限元网格/>，与裂缝单元/>距离最近的有限元网格/>，根据/>和/>的实际物理编号在非均质修正系数矩阵/>中查找子矩阵/>；
步骤S350，将第个DDM网格和第/>个DDM网格之间的DDM影响系数/>和第/>个有限元网格和第/>个有限元网格之间的非均质影响系数/>相乘，获得第/>个DDM网格和第/>个DDM网格之间的非均质影响系数/>；
步骤S360，根据第个DDM网格和第/>个DDM网格之间的非均质影响系数/>，通过给定的裂缝实时法向和切向位移间断，获得所述目标岩体中各个裂缝位置的应力。
进一步的，所述DDM的基本解，具体包括：
；
简化后的DDM的基本解为：
；
其中，，/>，
代表第/>个DDM网格切应力；/>代表第/>个DDM网格的正应力；/>代表第个DDM网格的切向位移；/>代表第/>个DDM网格的法向位移；/>代表影响系数，由4个分量/>构成，其中/>代表网格/>的切向位移对网格/>切应力的影响系数，/>代表网格/>的法向位移对网格/>切应力的影响系数，/>代表网格/>的切向位移对网格/>正应力的影响系数，/>代表网格/>的法向位移对网格/>正应力的影响系数。
采用DDM方法基本解时，仅能反映完全均匀弹性场下裂缝之间的影响。
本发明的另一方面，提出了一种基于边界元计算非均质储层裂缝应力的系统，所述系统包括：
目标岩体数据收集模块，用于收集目标岩体的非均质储层综合属性资料，建立目标岩体的岩石弹性参数矩阵化网格模型；
目标岩体非均质模型构建模块，用于根据所述目标岩体的岩石弹性参数矩阵化网格模型，通过有限元方法进行基于点荷载激励-响应的测试，根据所述点荷载激励-响应的测试结果构建目标岩体的非均质修正系数矩阵；
应力计算模块，用于基于所述目标岩体的非均质修正系数矩阵，通过修正DDM基本解，获得所述目标岩体中各个裂缝位置的应力。
本发明的第三方面，提出了一种电子设备，包括：
至少一个处理器；以及
与至少一个所述处理器通信连接的存储器；其中，
所述存储器存储有可被所述处理器执行的指令，所述指令用于被所述处理器执行以实现上述的一种基于边界元计算非均质储层裂缝应力的方法。
本发明的第四方面，提出了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机指令，所述计算机指令用于被所述计算机执行以实现上述的一种基于边界元计算非均质储层裂缝应力的方法。
本发明的有益效果：
（1）在本发明中，通过点荷载激励-响应测试的办法来刻画岩体非均质的效果，比直接利用裂缝来测试，大大降低了单次测试的效率；
（2）在本发明中，在建立了非均质模型后，后续的一切计算均可以基于DDM的框架来进行，只需要在计算应力的时候，利用非均质矩阵对影响系数进行矫正即可。从而，完全保留了DDM在裂缝模拟时候的计算精度和计算的效率。
附图说明
通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1是本发明一种基于边界元计算非均质储层裂缝应力的方法流程图；
图2是本发明中非均质储层模型的示意图；
图3是本发明中目标岩体的岩石弹性参数矩阵化网格模型的示意图；
图4是本发明中目标储层岩体的非均质修正系数矩阵的示意图；
图5是本发明中，DDM非均质模型计算方法的示意图；
图6是用于实现本申请方法、系统、设备实施例的服务器的计算机系统的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与有关发明相关的部分。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。
本发明提供一种基于边界元计算非均质储层裂缝应力的方法，包括：
步骤S100，收集目标岩体的非均质储层综合属性资料，建立目标岩体的岩石弹性参数矩阵化网格模型；
所述目标岩体的非均质储层综合属性资料包括地层深度信息、地层岩性分层信息、岩石力学测试数据和目标储层的垂向地层分布情况
步骤S200，根据所述目标岩体的岩石弹性参数矩阵化网格模型，通过有限元方法进行基于点荷载激励-响应的测试，根据所述点荷载激励-响应的测试结果构建目标岩体的非均质修正系数矩阵；
步骤S300，基于所述目标岩体的非均质修正系数矩阵，通过修正DDM基本解，获得所述目标岩体中各个裂缝位置的应力。
为了更清晰地对本发明一种基于边界元计算非均质储层裂缝应力的方法进行说明，下面结合图1对本发明实施例中各步骤展开详述。
本发明第一实施例的一种基于边界元计算非均质储层裂缝应力的方法，各步骤详细描述如下：
步骤S100，收集目标岩体的非均质储层综合属性资料，建立目标岩体的岩石弹性参数矩阵化网格模型；
所述目标岩体的非均质储层综合属性资料包括地层深度信息、地层岩性分层信息、岩石力学测试数据和目标储层的垂向地层分布情况；
在本实施例中，所述步骤S100，具体包括：
步骤S110，根据目标储层的垂向地层分布情况，对储层岩性分布进行划分，确定目标岩体范围和网格化模型尺寸，建立储层网格化模型；
其中，根据目标储层的垂向地层分布情况，对储层岩性分布进行划分，确定目标岩体范围，建立如图2所示的非均质储层模型，并将所述非均质储层模型网格化，确定网格化的模型尺寸后，建立储层网格化模型；
步骤S120，根据针对储层中不同岩性的岩石进行室内单轴压缩力学实验的测试结果，确定储层内不同地层的弹性参数取值范围；
步骤S130，根据储层内不同地层的弹性参数取值范围对储层网格化模型中的网格进行弹性参数赋值，获得如图3所示目标岩体的岩石弹性参数矩阵化网格模型。
步骤S200，根据所述目标岩体的岩石弹性参数矩阵化网格模型，通过有限元方法进行基于点荷载激励-响应的测试，根据所述点荷载激励-响应的测试结果构建目标岩体的非均质修正系数矩阵；
在本实施例中，所述步骤S200，具体包括：
步骤S210，根据所述目标岩体的岩石弹性参数矩阵化网格模型，将矩阵网格作为有限元的网格实体，生成有限元网格；
步骤S220，对有限元网格进行编号，获得第个有限元网格和第/>个有限元网格；
所述第个有限元网格为被施加荷载的网格；
所述第 个有限元网格为在非均质储层的有限元模型的有限元网格中，除第/>个有限元网格外的任一网格；
其中，和/>表示两个不同的序号；
步骤S230，对所述第个有限元网格和所有第/>个有限元网格进行点荷载-响应测试，遍历所有网格，建立非均质条件下任意两个单元间的影响系数/>。
在本实施例中，所述步骤S230，具体包括：
步骤S231，设第个有限元网格的中心点承受1个单位点荷载，除第/>个有限元网格之外的所有网格均不受外力；通过有限元方法，计算在所述第/>个有限元网格的中心点荷载作用下的应力场和位移场；
步骤S232，根据第个有限元网格处的位移，计算所述第/>个有限元网格在产生单位位移时对应的点荷载强度/>；
步骤S233，遍历除第个有限元网格之外的所有第/>个有限元网格，记录第/>个有限元网格处产生的应力，获得第/>个有限元网格产生单位位移时第/>个有限元网格的应力增量，所述第/>个有限元网格产生单位位移时第/>个有限元网格的应力增量的数值为第个有限元网格对第/>个有限元网格的非均质影响系数/>；
步骤S234，遍历所有有限元网格，重复步骤S231至S233，建立任意两个单元间的非均质影响系数，根据所有的非均质影响系数构成非均质修正系数矩阵/>；
步骤S235，对目标储层划分有限元网格，根据地层真实属性赋予所有有限元网格物理属性并将弹性参数设置为单元1，生成完全均质条件下的有限元模型；
步骤S236，基于完全均质条件下的有限元模型，遍历所有所述完全均质条件下的有限元模型中的有限元网格，建立任意两个单元间的均质影响系数；
步骤S237，根据所有的均质影响系数构成均质系数矩阵/>；
步骤S238，基于均质系数矩阵对非均质修正系数矩阵/>进行无量纲化，获得无量纲化后的非均质修正系数矩阵/>，令/>，建立如图4所示的目标储层岩体的非均质修正系数矩阵。
在本实施例中，所述非均质修正系数矩阵，具体包括：
；
其中，代表有限元模型中有限元网格的数量；在所述非均质修正系数矩阵/>中每一个子矩阵/>具有4个独立变量（/>,/>,/>,/>），表示包含第/>个有限元网格产生单位位移时在第/>个有限元网格的位置产生的应力分量。
步骤S300，基于所述目标岩体的非均质修正系数矩阵，通过修正DDM基本解，获得所述目标岩体中各个裂缝位置的应力。
如图5所示，图中，有两个裂缝单元和/>，根据裂缝位置坐标可以锁定其在有限单元的/>和/>处，通过其相互位置确定DDM影响系数/>与量纲化非均质影响系数/>；
在本实施例中，所述步骤S300，具体包括：
步骤S310，应用DDM网格计算裂缝拓展过程，将裂缝网络本身被划分为有限个DDM网格；
步骤S320，对DDM网格编号，获得第个DDM网格和第/>个DDM网格；
步骤S330，假设岩体为均匀的弹性体，在第个DDM网格和第/>个DDM网格之间，设置弹性模量为1，通过DDM的基本解，计算获得第/>个DDM网格和第/>个DDM网格之间的应力影响系数/>；
步骤S340，根据第个DDM网格和第/>个DDM网格中心坐标的位置查找与裂缝单元/>距离最近的有限元网格/>，与裂缝单元/>距离最近的有限元网格/>，根据/>和/>的实际物理编号在非均质修正系数矩阵G中查找子矩阵/>；
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步骤S360，根据第个DDM网格和第/>个DDM网格之间的非均质影响系数/>，通过给定的裂缝实时法向和切向位移间断，获得所述目标岩体中各个裂缝位置的应力。
在本实施例中，所述DDM的基本解，具体包括：
；
简化后的DDM的基本解为：
；
其中，，/>，
代表第/>个DDM网格切应力；/>代表第/>个DDM网格的正应力；/>代表第个DDM网格的切向位移；/>代表第/>个DDM网格的法向位移；/>代表影响系数，由4个分量/>构成，其中/>代表网格/>的切向位移对网格/>切应力的影响系数，/>代表网格/>的法向位移对网格/>切应力的影响系数，/>代表网格j的切向位移对网格正应力的影响系数，/>代表网格/>的法向位移对网格/>正应力的影响系数。
上述实施例中虽然将各个步骤按照上述先后次序的方式进行了描述，但是本领域技术人员可以理解，为了实现本实施例的效果，不同的步骤之间不必按照这样的次序执行，其可以同时(并行)执行或以颠倒的次序执行，这些简单的变化都在本发明的保护范围之内。
本发明第二实施例的一种基于边界元计算非均质储层裂缝应力的系统，具体包括：
目标岩体数据收集模块，用于收集目标岩体的非均质储层综合属性资料，建立目标岩体的岩石弹性参数矩阵化网格模型；
目标岩体非均质模型构建模块，用于根据所述目标岩体的岩石弹性参数矩阵化网格模型，通过有限元方法进行基于点荷载激励-响应的测试，根据所述点荷载激励-响应的测试结果构建目标岩体的非均质修正系数矩阵；
应力计算模块，用于基于所述目标岩体的非均质模型，通过修正DDM基本解，获得所述目标岩体中各个裂缝位置的应力。
所属技术领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统的具体工作过程及有关说明，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
需要说明的是，上述实施例提供的一种基于边界元计算非均质储层裂缝应力的系统，仅以上述各功能模块的划分进行举例说明，在实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能模块来完成，即将本发明实施例中的模块或者步骤再分解或者组合，例如，上述实施例的模块可以合并为一个模块，也可以进一步拆分成多个子模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。对于本发明实施例中涉及的模块、步骤的名称，仅仅是为了区分各个模块或者步骤，不视为对本发明的不当限定。
本发明第三实施例的一种电子设备，包括：
至少一个处理器；以及
与至少一个所述处理器通信连接的存储器；其中，
所述存储器存储有可被所述处理器执行的指令，所述指令用于被所述处理器执行以实现上述的基于一种基于边界元计算非均质储层裂缝应力的方法。
本发明第四实施例的一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机指令，所述计算机指令用于被所述计算机执行以实现上述的一种基于边界元计算非均质储层裂缝应力的方法。
所属技术领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的存储装置、处理装置的具体工作过程及有关说明，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
本领域技术人员应该能够意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的模块、方法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，软件模块、方法步骤对应的程序可以置于随机存储器（RAM）、内存、只读存储器（ROM）、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。为了清楚地说明电子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。这些功能究竟以电子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。本领域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发明的范围。
下面参考图6，其示出了用于实现本申请方法、系统、设备实施例的服务器的计算机系统的结构示意图。图6示出的服务器仅仅是一个示例，不应对本申请实施例的功能和使用范围带来任何限制。
如图6所示，计算机系统包括中央处理单元(CPU，Central Processing Unit)601，其可以根据存储在只读存储器(ROM，Read Only Memory)602中的程序或者从存储部分608加载到随机访问存储器(RAM，Random Access Memory)603中的程序而执行各种适当的动作和处理。在RAM 603中，还存储有系统操作所需的各种程序和数据。CPU 601、ROM 602以及RAM603通过总线604彼此相连。输入/输出(I/O，Input/Output)接口605也连接至总线604。
以下部件连接至I/O接口605：包括键盘、鼠标等的输入部分606；包括诸如阴极射线管(CRT，Cathode Ray Tube)、液晶显示器(LCD，Liquid Crystal Display)等以及扬声器等的输出部分607；包括硬盘等的存储部分608；以及包括诸如LAN(局域网，Local AreaNetwork)卡、调制解调器等的网络接口卡的通信部分609。通信部分609经由诸如因特网的网络执行通信处理。驱动器610也根据需要连接至I/O接口605。可拆卸介质611，诸如磁盘、光盘、磁光盘、半导体存储器等等，根据需要安装在驱动器610上，以便于从其上读出的计算机程序根据需要被安装入存储部分608。
特别地，根据本公开的实施例，上文参考流程图描述的过程可以被实现为计算机软件程序。例如，本公开的实施例包括一种计算机程序产品，其包括承载在计算机可读介质上的计算机程序，该计算机程序包含用于执行流程图所示的方法的程序代码。在这样的实施例中，该计算机程序可以通过通信部分609从网络上被下载和安装，和/或从可拆卸介质611被安装。在该计算机程序被中央处理单元(CPU)601执行时，执行本申请的方法中限定的上述功能。需要说明的是，本申请上述的计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或者计算机可读存储介质或者是上述两者的任意组合。计算机可读存储介质例如可以是——但不限于——电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子可以包括但不限于：具有一个或多个导线的电连接、便携式计算机磁盘、硬盘、随机访问存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、光纤、便携式紧凑磁盘只读存储器(CD-ROM)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。在本申请中，计算机可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。而在本申请中，计算机可读的信号介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号，其中承载了计算机可读的程序代码。这种传播的数据信号可以采用多种形式，包括但不限于电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。计算机可读的信号介质还可以是计算机可读存储介质以外的任何计算机可读介质，该计算机可读介质可以发送、传播或者传输用于由指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。计算机可读介质上包含的程序代码可以用任何适当的介质传输，包括但不限于：无线、电线、光缆、RF等等，或者上述的任意合适的组合。
可以以一种或多种程序设计语言或其组合来编写用于执行本申请的操作的计算机程序代码，上述程序设计语言包括面向对象的程序设计语言—诸如Java、Smalltalk、C++，还包括常规的过程式程序设计语言—诸如“C”语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在用户计算机上执行、部分地在用户计算机上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算机上部分在远程计算机上执行、或者完全在远程计算机或服务器上执行。在涉及远程计算机的情形中，远程计算机可以通过任意种类的网络——包括局域网(LAN)或广域网(WAN)—连接到用户计算机，或者，可以连接到外部计算机(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。
附图中的流程图和框图，图示了按照本申请各种实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段、或代码的一部分，该模块、程序段、或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个接连地表示的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或操作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。
术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不是用于描述或表示特定的顺序或先后次序。
术语“包括”或者任何其它类似用语旨在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备/装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其它要素，或者还包括这些过程、方法、物品或者设备/装置所固有的要素。
至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征做出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种基于边界元计算非均质储层裂缝应力的方法，其特征在于，所述方法包括：
步骤S100，收集目标岩体的非均质储层综合属性资料，建立目标岩体的岩石弹性参数矩阵化网格模型；
所述目标岩体的非均质储层综合属性资料包括地层深度信息、地层岩性分层信息、岩石力学测试数据和目标储层的垂向地层分布情况；
步骤S200，根据所述目标岩体的岩石弹性参数矩阵化网格模型，通过有限元方法进行基于点荷载激励-响应的测试，根据所述点荷载激励-响应的测试结果构建目标岩体的非均质修正系数矩阵；
步骤S300，基于所述目标岩体的非均质修正系数矩阵，通过修正DDM基本解，获得所述目标岩体中各个裂缝位置的应力。
2.根据权利要求1所述的一种基于边界元计算非均质储层裂缝应力的方法，其特征在于，所述步骤S100，具体包括：
步骤S110，根据目标储层的垂向地层分布情况，对储层岩性分布进行划分，确定目标岩体范围和网格化模型尺寸，建立储层网格化模型；
步骤S120，根据针对储层中不同岩性的岩石进行室内单轴压缩力学实验的测试结果，确定储层内不同地层的弹性参数取值范围；
步骤S130，根据储层内不同地层的弹性参数取值范围对储层网格化模型中的网格进行弹性参数赋值，获得的目标岩体的岩石弹性参数矩阵化网格模型。
3.根据权利要求2所述的一种基于边界元计算非均质储层裂缝应力的方法，其特征在于，所述步骤S200，具体包括：
步骤S210，根据所述目标岩体的岩石弹性参数矩阵化网格模型，将矩阵网格作为有限元的网格实体，生成有限元网格；
步骤S220，对有限元网格进行编号，获得第 个有限元网格和第/>个有限元网格；
所述第个有限元网格为被施加荷载的网格；
所述第个有限元网格为在非均质储层的有限元模型的有限元网格中，除第/>个有限元网格外的任一网格；
其中，和/>表示两个不同的序号；
步骤S230，对所述第个有限元网格和所有第/>个有限元网格进行点荷载-响应测试，遍历所有网格，建立非均质条件下任意两个单元间的影响系数/>。
4.根据权利要求3所述的一种基于边界元计算非均质储层裂缝应力的方法，其特征在于，所述步骤S230，具体包括：
步骤S231，设第个有限元网格的中心点承受1个单位点荷载，除第/>个有限元网格之外的所有网格均不受外力；通过有限元方法，计算在所述第/>个有限元网格的中心点荷载作用下的应力场和位移场；
步骤S232，根据第个有限元网格处的位移，计算所述第/>个有限元网格在产生单位位移时对应的点荷载强度/>；
步骤S233， 遍历除第个有限元网格之外的所有第/>个有限元网格，记录第/>个有限元网格处产生的应力，获得第/>个有限元网格产生单位位移时第/>个有限元网格的应力增量，所述第/>个有限元网格产生单位位移时第/>个有限元网格的应力增量的数值为第/>个有限元网格对第/>个有限元网格的非均质影响系数/>；
步骤S234，遍历所有有限元网格，重复步骤S231至S233，建立任意两个单元间的非均质影响系数，根据所有的非均质影响系数构成非均质修正系数矩阵/>；
步骤S235，对目标储层划分有限元网格，根据地层真实属性赋予所有有限元网格物理属性并将弹性参数设置为单元1，生成完全均质条件下的有限元模型；
步骤S236，基于完全均质条件下的有限元模型，遍历所有所述完全均质条件下的有限元模型中的有限元网格，建立任意两个单元间的均质影响系数；
步骤S237，根据所有的均质影响系数构成均质系数矩阵/>；
步骤S238，基于均质系数矩阵对非均质修正系数矩阵/>进行无量纲化，获得无量纲化后的非均质修正系数矩阵/>，令/>，建立目标储层岩体的非均质修正系数矩阵。
5.根据权利要求4所述的一种基于边界元计算非均质储层裂缝应力的方法，其特征在于，所述非均质修正系数矩阵，具体包括：
；
其中，代表有限元模型中有限元网格的数量；在所述非均质修正系数矩阵/>中每一个子矩阵/>具有4个独立变量（/>, />, />, />），表示包含第/>个有限元网格产生单位位移时在第/>个有限元网格的位置产生的应力分量。
6.根据权利要求5所述的一种基于边界元计算非均质储层裂缝应力的方法，其特征在于，所述步骤S300，具体包括：
步骤S310，应用DDM网格计算裂缝拓展过程，将裂缝网络本身被划分为有限个DDM网格；
步骤S320，对DDM网格编号，获得第个DDM网格和第/>个DDM网格；
步骤S330，假设岩体为均匀的弹性体，在第个DDM网格和第/>个DDM网格之间，设置弹性模量为1，通过DDM的基本解，计算获得第/>个DDM网格和第/>个DDM网格之间的应力影响系数/>;
步骤S340，根据第个DDM网格和第/>个DDM网格中心坐标的位置查找与裂缝单元/>距离最近的有限元网格/>，与裂缝单元/>距离最近的有限元网格/>，根据/>和/>的实际物理编号在非均质修正系数矩阵/>中查找子矩阵/>；
步骤S350，将第个DDM网格和第/>个DDM网格之间的DDM影响系数/>和第/>个有限元网格和第/>个有限元网格之间的非均质影响系数/>相乘，获得第/>个DDM网格和第/>个DDM网格之间的非均质影响系数/>；
步骤S360，根据第个DDM网格和第/>个DDM网格之间的非均质影响系数/>，通过给定的裂缝实时法向和切向位移间断，获得所述目标岩体中各个裂缝位置的应力。
7.根据权利要求6所述的一种基于边界元计算非均质储层裂缝应力的方法，其特征在于，所述DDM的基本解，具体包括：
；
简化后的DDM的基本解为：
；
其中， ，/>，
代表第/>个DDM网格切应力；/>代表第/>个DDM网格的正应力；/>代表第/>个DDM网格的切向位移；/>代表第/>个DDM网格的法向位移；/>代表影响系数，由4个分量/>构成，其中/>代表网格/>的切向位移对网格/>切应力的影响系数，/>代表网格/>的法向位移对网格/>切应力的影响系数，/>代表网格/>的切向位移对网格/>正应力的影响系数，/>代表网格/>的法向位移对网格/>正应力的影响系数。
8.一种基于边界元计算非均质储层裂缝应力的系统，其特征在于，所述系统包括：
目标岩体数据收集模块，用于收集目标岩体的非均质储层综合属性资料，建立目标岩体的岩石弹性参数矩阵化网格模型；
目标岩体非均质模型构建模块，用于根据所述目标岩体的岩石弹性参数矩阵化网格模型，通过有限元方法进行基于点荷载激励-响应的测试，根据所述点荷载激励-响应的测试结果构建目标岩体的非均质修正系数矩阵；
应力计算模块，用于基于所述目标岩体的非均质模型，通过修正DDM基本解，获得所述目标岩体中各个裂缝位置的应力。
9.一种电子设备，其特征在于，包括：
至少一个处理器；以及
与至少一个所述处理器通信连接的存储器；其中，
所述存储器存储有可被所述处理器执行的指令，所述指令用于被所述处理器执行以实现权利要求1-7任一项所述的一种基于边界元计算非均质储层裂缝应力的方法。
10.一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存储有计算机指令，所述计算机指令用于被所述计算机执行以实现权利要求1-7任一项所述的一种基于边界元计算非均质储层裂缝应力的方法。
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| CN114970235A (zh) * | 2022-04-15 | 2022-08-30 | 中国地质大学（武汉） | 裂缝性储层地质力学非均质-各向异性建模方法 |
| CN116299672A (zh) * | 2023-02-10 | 2023-06-23 | 中国地质大学（武汉） | 一种缝洞型储层地质力学非均质-各向异性建模方法 |
-
2024
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Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 王金铎 等: "基于有限元方法的储层地应力修正研究", vol. 25, no. 3, 30 June 2019 (2019-06-30) * |
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|---|---|
| CN117725807B (zh) | 2024-05-14 |
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Legal Events
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