[发明专利]利用实验手段计算应力作用下粗糙错位裂缝变形量的方法

摘要

本发明公开了利用实验手段计算应力作用下粗糙错位裂缝变形量的方法，该方法将目标储层页岩加工为长方体岩样，并劈裂分为两个具有粗糙表面的岩板，将两个岩板的粗糙表面错位放置形成错位裂缝后，采用逆向计算思路对错位裂缝形态受力变形进行建模，通过多次对裂缝面施压给定位移量，计算给定位移量下裂缝所受的应力，最终绘制“应力‑位移”图版，即可得到应力与位移的关系曲线。本发明原理可靠，可对错位裂缝进行分析计算，为井下裂缝的变形情况预测提供理论依据。

主权项

1.利用实验手段计算应力作用下粗糙错位裂缝变形量的方法，依次包括以下步骤：(A)将岩样劈裂分为两个具有粗糙表面的岩板，将两个岩板的粗糙表面错位放置形成错位裂缝，对扫描获取的裂缝面三维数据进行坐标变换处理，获取上裂缝面高度矩阵Zu和下裂缝面高度矩阵Zd；(B)对上裂缝面施加向下的给定初始位移量Z0，获得裂缝形态变形矩阵Zc，并得到上裂缝面与下裂缝面的总压缩量矩阵Zt；(C)在竖轴方向上对裂缝面进行立方单元离散，选定一个离散单元，上裂缝面的高度Z1，下裂缝面的高度Z2，并通过矩阵Zt得到上裂缝面与下裂缝面的总压缩量ΔZ，利用下式计算该离散单元中上裂缝面的压缩量ΔZ1：上式中：ν—裂缝岩体的泊松比；(D)利用下式计算选定离散单元中，上裂缝面所受的压力ΔFz；上式中：E—裂缝岩体的杨氏模量；X—离散单元边长；(E)判断选定离散单元所受的应力是否达到抗压强度，利用下式计算选定离散单元在竖轴方向所受的应力值Δσ：上式中：σm—裂缝岩体的抗压强度；Mc—裂缝岩体的应力突变系数；(F)利用下式计算上裂缝面所受的应力值σ：上式中：m—对裂缝面进行立方单元离散后，横轴方向共有m排离散单元；n—对裂缝面进行立方单元离散后，纵轴方向共有n列离散单元；Δσi,j—横轴方向第i排，纵轴方向第j列的离散单元所受的应力值；(G)给定一个位移量步长T，将步聚(B)中的给定位移量增加T，继续计算上裂缝面所受的应力值；(H)重复步骤(A)到骤(G)，直到获得一定数量的(σ，Z)数据点，得到Z＝f(σ)曲线后，给定任意应力值σ，利用Z＝f(σ)曲线得到相应的裂缝变形量Z。