[发明专利]含天然裂缝的致密储层体积压裂树状随机缝网描述方法

摘要

本发明涉及的是含天然裂缝的致密储层体积压裂树状随机缝网描述方法，具体为：选取不含天然裂缝的岩样，进行水力压裂模拟实验；计算各段裂缝分形维数，统计并计算各条裂缝之间的平均转角；确定主裂缝及次生裂缝，对次生裂缝进行分级；统计最靠近裂缝根部第一段裂缝的各级次生裂缝数量以及总长度；给定一个生成元主杆节数，确定分形系统的生成元参数：得出多级随机树状缝网的生成元产生式；计算主裂缝的缝长、缝宽和缝高，并设定各级次生裂缝的缝宽、缝高与主裂缝缝宽、缝高的比例关系；生成三维树状缝网图形；对于能够开启的天然裂缝，确定其所处的段数和分叉等级；生成含天然裂缝地层的三维树状缝网图形。本发明能够对含天然裂缝的致密储层体积压裂树状随机缝网形态进行描述。

主权项

1.一种含天然裂缝的致密储层体积压裂树状随机缝网描述方法，其特征在于：这种含天然裂缝的致密储层体积压裂树状随机缝网描述方法：步骤一、选取与待压点储层岩石物性较为接近的不含天然裂缝的岩样，根据待压点三向地应力的大小进行室内水力压裂模拟实验；步骤二、采用大型工业CT扫描室内压裂岩样裂缝图像，将岩样上生成的裂缝从裂缝根部到尖端平均分成n段，采用盒维法计算各段裂缝分形维数Di，i＝1,2,3…n，统计并计算各条裂缝之间的平均转角θ；步骤三、确定主裂缝为扫描图中最长的裂缝，测量其长度Z，长度单位为m，其余裂缝均为次生裂缝；给定次生裂缝的级数m，第j级次生裂缝的长度范围为lj＜c≤lj‑1，式中lj‑1＝alj，a＞1，j＝1,2,3…m，l0＝Z，根据每条次生裂缝的测量长度c对次生裂缝进行分级；统计最靠近裂缝根部第一段裂缝的各级次生裂缝数量N1j以及总长度S1j；步骤四、给定一个生成元主杆节数M，确定分形L系统的生成元参数：各级裂缝长度变化系数为：式中N10＝1，S10＝Z；第j次迭代的分支数量为：式中j＝1,2,3....m；主杆分岔概率：其中给定的主杆节数M应使p在(0,1)的范围内；步骤五、以初始元F0为基础，令生成元分支在生成元主杆的节之间或分支端点上，每次迭代后其位置都重新随机分配，迭代m次得出多级随机树状缝网的生成元产生式，第j次迭代的生成元产生式的通式为：Fa[+Fb][‑Fb]Fa[+Fb][‑Fb]Fa…Fa其中，F为一个可形成分支的行进单元，角标为a的行进单元为生成元主杆的节，其数量为M；角标为b的行进单元为生成元分支，其数量为Bj最接近的整数，第1次迭代的方法为：将初始元替换为生成元，并将新的产生式中“Fa”的角标a换为0，“Fb”的角标b换为1，得到第1次迭代产生式，除第1次以外，第j次迭代的方法为：先对行进单元“X”、“F”进行替换，将j‑1次迭代后的产生式中所有“X”替换成M个“Xa”，将角标小于j‑1的行进单元“F”替换为生成元，将角标等于j‑1的行进单元“F”替换为生成元的概率为p，若未被替换成生成元，则将这个“F”替换为M个“Xa”；再处理角标，将新的产生式中“Xa”、“Fa”角标a继承被替换行进单元的角标，令“Fb”的角标b等于j，得到第j次迭代产生式；步骤六、根据现场实际压裂参数及应力条件，采用连续性方程、压降方程、缝宽方程、以及缝高方程计算主裂缝的缝长Lf、缝宽和缝高，并设定各级次生裂缝的缝宽、缝高与主裂缝缝宽、缝高的比例关系；步骤七、运用分形L系统绘制m次迭代后各段裂缝的平面形态，然后将各段裂缝形态按照顺序首尾连接到一起，并与各级裂缝的缝宽、缝高相结合生成三维树状缝网图形，其中各段裂缝平面形态的每个行进单元的步长为式中，i为段的编号，j为元“F”或“X”的角标，β0＝1；步骤八、根据待压点应力分布判断主裂缝的延伸方向以及主裂缝遇到的天然裂缝是否开启，对于能够开启的天然裂缝，根据天然裂缝的长度Lt和位置，确定其所处的段数和分叉等级；天然裂缝所处的段数和分叉等级确定方法为：天然裂缝中心位置距离最近的主裂缝段数i_t为其所处段数；天然裂缝的分叉等级j_t为L_t最接近的中角标j，其中为第i_t段各级裂缝的长度：步骤九，按照步骤五的方法，得出各条能够开启的天然裂缝第m‑jt次迭代的生成元产生式，并将所有行进单元角标的值加上该天然裂缝的分叉等级jt；根据步骤七的方法，绘制该天然裂缝的平面形态，按照实际的天然裂缝与主裂缝的夹角将天然裂缝与人工裂缝初步形态叠加到一起，根据各级裂缝的缝宽、缝高及缝长生成含天然裂缝地层的三维树状缝网图形。