一种基于ABAQUS软件的油藏压裂裂缝走向的数值模拟方法

一种基于abaqus软件的油藏压裂裂缝走向的数值模拟方法
技术领域
1.本发明涉及油藏压裂裂缝扩展技术领域，具体涉及一种基于abaqus软件的油藏压裂裂缝走向的数值模拟方法。


背景技术：

2.页岩油气、致密油气等储层不同于常规气藏，其储层特征表现为低孔、低渗，因此必须通过水力压裂改造技术形成复杂缝网才能进行高效开发。水力压裂的理论中裂缝扩展形态规律是我们研究的重中之重。裂缝其形态直接关乎到油气井其产能。
3.关于预测裂缝的走向十分困难。水力裂缝的延伸扩展行为受地质因素、岩石力学性质、储隔层界面性质、压裂施工参数等多种因素的影响，裂缝形态复杂多样，为了提高压裂效率，研究各因素对裂缝延伸的走向至关重要。


技术实现要素：

4.针对以上难题及不足，本发明的目的是在于提供一种基于abaqus软件的油藏压裂裂缝走向的数值模拟方法，根据不同情况，模拟不同情况下的裂缝走向。
5.该方法的特点是依据扩展有限元法可以使裂缝沿任意方向的特点，建立有限元模型，通过数值模拟的方法判断裂缝的走向，具体步骤如下：
6.一种基于abaqus软件的油藏压裂裂缝走向的数值模拟方法，包括以下步骤：
7.步骤1：利用abaqus软件，选取合适的岩石力学参数基于扩展有限元法建立合适的有限元模型；
8.步骤2：对所建立的有限元模型进行数值模拟，并对模拟的结果进行分析；
9.步骤3：根据模拟的结果完成对裂缝走向的分析。
10.选择数值模拟的方法是扩展有限元法，所述的岩石力学参数设定具体如下：
11.材料的弹性模量为20gpa，泊松比为0.25，抗拉强度为6mpa。
12.所述有限元模型的具体设置参数设定具体如下：
13.有限元模型尺寸为50m
×
50m；
14.模型中心预制初始射孔裂缝，初始裂缝长度为1m，初始射孔角度为45
°
。
15.选取的裂缝扩展准则为最大周向应力准则，其表达式为：
[0016][0017]
式中ke为等效应力强度因子；
[0018]ki
，k
ii
均表示为应力强度因子；
[0019]kic
为等效应力强度因子；
[0020]
式中的裂缝起裂角θ的计算公式可下式表示：
[0021][0022]
对于所设定的有限元模型参数进行数值模拟，并对结果进行分析得出裂缝的走向。
附图说明
[0023]
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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。
[0024]
图1为本发明提供的方法流程图。
[0025]
图2为本发明提供的特定弹性模量参数的裂缝扩展走向模拟图。
[0026]
图3为本发明提供的特定泊松比参数的裂缝扩展走向模拟图。
[0027]
图4为本发明提供的特定压裂液排量参数的裂缝扩展走向模拟图。
[0028]
图5为本发明提供的特定压裂液粘度参数的裂缝扩展走向模拟图。
具体实施方式
[0029]
下面结合附图和具体实例对本发明进行进一步说明本发明之较佳实施例在附图中示出，附图的作用在于用图形补充说明书文字部分的描述，使人能够直观地、形象地理解本发明的每个技术特征和整体技术方案，但其不能理解为对本发明保护范围的限制。
[0030]
基于abaqus软件的油藏压裂裂缝走向模拟方法，包括以下步骤：
[0031]
如图1所示，为本发明的方法流程图。
[0032]
获取数值模拟所涉及的岩体力学参数；建立数值模拟模型；
[0033]
岩石力学参数包括储层的弹性模量、泊松比、抗拉强度、滤失系数；
[0034]
模型参数包括：有限元模型尺寸、初始裂缝大小及位置、初始射孔角度；
[0035]
数值模拟方法为扩展有限元法。
[0036]
在上述方法中，所述的岩石力学参数设定具体如下：
[0037]
储层的弹性模量为20gpa，泊松比为0.25，抗拉强度为6mpa，滤失系数为1e-14；
[0038]
在上述方法中，所述模型的具体参数如下：
[0039]
有限元模型尺寸为50m
×
50m；
[0040]
初始裂缝预制于模型中心，初始裂缝长度为1m，初始射孔角度为45
°
。
[0041]
约束长宽方向的位移边界条件，即u
x
＝uy＝0。
[0042]
设定模型中的孔压边界条件为静压力条件。即p
p
＝0。
[0043]
定义场条件中的地应力条件，定义为6mpa，8mpa，15mpa。
[0044]
定义初始孔隙比为0.1。
[0045]
定义网格类型，有限元模型的网格单元属性为cpe4p。初始裂缝的网格单元属性为t2d2。在fieldoutput中定义模拟要输出的变量。
[0046]
创建job并提交。
[0047]
输出单元的应力，缝宽结果，以及裂缝扩展最终形态图。
[0048]
图2至图5为本发明模拟的实例，可以看出不同参数下裂缝均会发生转向，且转向的幅度、延伸程度均不同。可以为参数选择提供一个合适的标准。


技术特征：
1.一种基于abaqus软件的油藏压裂裂缝走向的数值模拟方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：利用abaqus软件，选取合适的岩石力学参数基于扩展有限元法建立合适的有限元模型；步骤2：对所建立的有限元模型进行数值模拟，并对模拟的结果进行分析；步骤3：根据模拟的结果完成对裂缝走向的分析。2.根据权利要求1所述的一种基于abaqus软件的油藏压裂裂缝走向的数值模拟方法，其特征在于，选择数值模拟的方法是扩展有限元法，所述的岩石力学参数设定具体如下：材料的弹性模量为20gpa，泊松比为0.25，抗拉强度为6mpa。3.根据权利要求1所述的一种基于abaqus软件的油藏压裂裂缝走向的数值模拟方法，其特征在于，所述有限元模型的具体设置参数设定具体如下：有限元模型尺寸为50m
×
50m；模型中心预制初始射孔裂缝，初始裂缝长度为1m，初始射孔角度为45
°
。4.根据权利要求1所述的一种基于abaqus软件的油藏压裂裂缝走向的数值模拟方法，其特征在于，选取的裂缝扩展准则为最大周向应力准则，最大周向应力准则假设裂纹扩展方向为最大周向应力方向，当等效应力强度因子k
e
≥k
ic
时，其表达式为：式中k
e
为等效应力强度因子；k
i
，k
ii
均表示为应力强度因子；k
ic
为等效应力强度因子；式中的裂缝起裂角θ的计算公式由下式表示：5.根据权利要求4所述的一种基于abaqus软件的油藏压裂裂缝走向的数值模拟方法，其特征在于，对于所设定的有限元模型参数进行数值模拟，并对结果进行分析得出裂缝的走向。

技术总结
本发明公开了一种基于ABAQUS软件的油藏压裂裂缝走向的数值模拟方法，包括步骤获取数值模拟所涉及的岩石力学参数和施工参数；建立符合要求的有限元模型进行数值模拟；通过模拟结果分析判断裂缝的走向，本发明选用最大周向应力准则作为裂缝的断裂判别准则。本发明可用于裂缝扩展的研究的多种形式和方法。于裂缝扩展的研究的多种形式和方法。于裂缝扩展的研究的多种形式和方法。


技术研发人员：李治平 聂华中
受保护的技术使用者：中国地质大学（北京）
技术研发日：2022.10.19
技术公布日：2023/1/13