二维多簇裂缝地质模型及其构建方法、暂堵转向材料加入时机的确定方法与应用与流程

技术特征：
1.一种构建二维多簇裂缝地质模型方法，其包括：步骤一，获取目标区域的地质参数，构建地质模型；步骤二，在所述地质模型的基质单元间插入粘聚单元，采用分离-位移曲线描述裂缝的萌生和损伤，得到所述二维多簇裂缝地质模型。2.根据权利要求1所述的方法，其中，步骤一中，所述地质模型由abaqus软件构建；优选地，所述地质参数包括最大主应力、最小主应力、孔隙压力、杨氏模量、泊松比、三轴抗压强度、暂堵前单簇射孔数、注入液粘度、岩石抗拉强度、岩石抗剪强度、渗透率、孔隙度、产层地层压力、注入暂堵球数。3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，步骤二包括在所述地质模型的基质单元件插入粘聚单元，确定粘聚单元的损伤形式、损伤演化规律和流体在粘聚单元的流动规律，得到所述二维多簇裂缝地质模型。4.根据权利要求1或3所述的方法，其中，步骤二中，采用最大名义应力准则作为粘聚单元的裂缝初始判断准则，即当最大名义应力比达到1时，损伤开始，所述损伤形式的表达式为：其中，t
n
、t
s
、t
t
分别是粘聚单元的法向的名义应力、第一切向的名义应力和第二切向的名义应力，单位为pa；是粘聚单元的法向的临界名义应力、第一切向的临界名义应力和第二切向的临界名义应力，单位为pa；<>是macauley算子，表示为：5.根据权利要求1、3、4任一项所述的方法，其中，步骤二中，采用损伤变量在损伤开始和最终失败之间演化的性质作为所述粘聚单元的损伤演化规律，描述粘聚单元的拉伸与剪切变形共同作用下的损伤演化；优选地，所述损伤变量的表达式为：其中，d为损伤变量，为在加载历史中有效位移最大值，为损伤开始时的有效位移，为最终失效时的有效位移。6.根据权利要求5所述的方法，其中，步骤二中，所述有效位移根据粘聚单元的法向的名义应变、第一切向的名义应变、第二切向的名义应变确定；优选地，所述有效位移的表达式为：其中，δ
m
为有效位移、δ
n
为粘聚单元的法向的名义应变、δ
s
为粘聚单元的第一切向的名义应变、δ
t
为粘聚单元的第二切向的名义应变。7.根据权利要求3所述的方法，其中，步骤二中，所述流体在粘聚单元的流动规律包括
流体在粘聚单元的横向流动规律和法向流动规律。8.根据权利要求7所述的方法，其中，流体在粘聚单元的横向流动满足以下方程：其中，q为流量，单位为m3/s，d为间隙开度，单位为m，k
t
为切向渗透率，单位为m2，为粘聚单元孔隙压力的哈密顿算子，单位为pa；优选地，所述切向渗透率的计算公式为：其中，k
t
为切向渗透率，单位为m2；d为间隙开度，单位为m；μ为流体粘度，单位为pa
·
s。9.根据权利要求7所述的方法，其中，流体在粘聚单元的法向流动满足法向滤失方程，其表达式为：其中，q
t
、q
b
分别是粘聚单元垂直方向的上表面流动速度、下表面流动速度，单位为m3/s；p
i
是粘聚单元内部压力，单位为pa；p
t
、p
b
分别是粘聚单元上面孔隙压力、下面孔隙压力，单位为pa；c
t
、c
b
分别是粘聚单元上面滤失系数、下面滤失系数。10.根据权利要求1所述的方法，其中，所述二维多簇裂缝的地质模型的裂缝簇数为3-7簇，优选为3-5簇。11.一种二维多簇裂缝地质模型，其是由权利要求1-10任一项所述的方法构建得到的。12.一种暂堵转向材料加入时机的确定方法，其包括：步骤1，定义压裂开始时刻为0、压裂总时间为t，指定0至t时间内的一个时刻为t；步骤2，在0至t时间内，在权利要求11所述的二维多簇裂缝地质模型中注入流体进行暂堵前压裂；步骤3，在t时刻加入暂堵转向材料封堵已开启的裂缝；步骤4，在t至t时间内注入剩余流体进行暂堵后压裂，完成暂堵后的压裂；步骤5，导出暂堵后的压裂结果及压裂形态并分析；步骤6，选取0至t时间内不同时刻为t，重复步骤2至步骤5，比较不同t时刻获得的压裂结果及压裂形态，确定裂缝总长度最大且各裂缝长度最均匀对应的t时刻，即为暂堵转向材料加入的时机。13.根据权利要求12所述的方法，其中，步骤1中，所述t为0t、10％t、20％t、30％t、40％t、50％t、60％t、70％t、80％t、90％t、100％t中的一种。14.根据权利要求12所述的方法，其中，步骤5中，所述压裂结果及压裂形态是指多簇裂缝的长度以及多簇裂缝的扩展形态。15.权利要求12-14任一项所述的暂堵转向材料加入时机的确定方法在油气井压裂酸化施工中的应用；优选地，所述压裂酸化施工所在储层的岩相包括碳酸盐岩、页岩、火山岩、砂岩、砂砾岩中的一种或两种以上的组合；优选地，所述压裂酸化施工采用的井包括油井、气井和油气同出井中的一种；
优选地，所述压裂酸化施工采用的井包括直井、水平井和大斜度井中的一种；优选地，所述压裂酸化施工采用的暂堵转向材料包括暂堵颗粒和/或暂堵纤维。

技术总结
本发明提供了一种二维多簇裂缝地质模型及其构建方法、暂堵转向材料加入时机的确定方法与应用。该二维多簇裂缝地质模型的构建方法包括在地质模型插入粘聚单元，采用分离-位移曲线描述裂缝的萌生和损伤，得到所述二维多簇裂缝地质模型。本发明还提供了一种暂堵转向材料加入时机的确定方法，包括在压裂总时间内选择不同时刻加入暂堵转向材料封堵，剩余的压裂时间内进行暂堵前压裂，施工后裂缝总长度最大且各裂缝长度最均匀的加入暂堵转向材料封堵的时刻即为暂堵转向材料加入的时机。本发明提供的暂堵转向材料加入时机的确定方法能够根据不同暂堵转向材料的加入时刻得到的暂堵后的压裂结果及压裂形态，确定暂堵转向材料加入的时机。的时机。的时机。


技术研发人员：王萌 车明光 王永辉 张腾 王志强 朱光有
受保护的技术使用者：中国石油天然气股份有限公司
技术研发日：2020.12.04
技术公布日：2022/6/10