基于储层地质力学参数的微地震事件正演模拟方法

摘要

本发明提供一种基于储层地质力学参数的微地震事件正演模拟方法，该基于储层地质力学参数的微地震事件正演模拟方法包括：为初始水力压裂的压力赋值，使用有限元素法进行模型模拟；根据时间变化进行每一特定时刻的岩石单元应力计算；根据应力计算结果，结合岩石破裂准则，判断当前岩石单元是否发生破裂；计算孔隙度参数；若岩石单元发生破裂，结合微震震源机制计算震源震级；以及完成所有时刻的模拟。该基于储层地质力学参数的微地震事件正演模拟方法计算结果能够真实的反映出地下储层的实际变化情况，可以用该方法进行地下裂缝及压裂过程中微震事件的预测。

主权项

基于储层地质力学参数的微地震事件正演模拟方法，其特征在于，该基于储层地质力学参数的微地震事件正演模拟方法包括：建立地下储层的渗流‑应力‑损伤耦合模型，为模型赋储层地质力学参数；该渗流‑应力‑损伤耦合模型采用的储层地质力学参数控制方程为：${\stackrel{·}{\sigma }}_{ij}=2G{\stackrel{·}{ϵ}}_{ij}+(K-\frac{2G}{3}){\stackrel{·}{ϵ}}_{kk}{\delta }_{ij}+\alpha \stackrel{·}{p}{\delta }_{ij}+{\gamma }_1\stackrel{·}{T}{\delta }_{ij}---\left(1\right)$$\stackrel{·}{\xi }=\alpha {\stackrel{·}{ϵ}}_{ii}+\beta \stackrel{·}{p}-{\gamma }_2\stackrel{·}{T}---\left(2\right)$式中σ_ij表示总应力,ε_ij表示总应变,ε_kk和ε_ii表示地下某网格的应变，p和T分别表示孔隙压力和温度，α表示Biot系数，ζ表示孔隙流体含量，δ_ij表示Kronecker符号，K表示体积模量，G表示剪切模量，γ₁，γ₂，β的值通过下面公式给出：$\beta =\frac{\alpha -\phi }{K_s}+\frac{\phi }{K_f}---\left(3\right)$γ₁＝Kα_m        (4)γ₂＝αα_m+(α_f‑α_m)φ      (5)φ表示孔隙度，α_m和α_f分别表示岩石和流体的热膨胀系数，岩石的体积模量用K_s表示，流体的体积模量使用K_f表示；假设流体在岩石孔隙中流动遵循达西定律，热传导遵循傅里叶定律；则有下式：$J^f=-{\rho }_f\frac{k}{\eta }▿p---\left(6\right)$$J^T=-k^T▿T---\left(7\right)$ρ_f表示流体密度，k表示渗透率，η表示粘滞系数，k^T表示热传导系数，J^f和J^T分别表示流体流量和流体热量；下式(8)(9)为孔隙中流体流动和应力平衡方程；σ_ij,j＝0        (8)$\frac{\partial \zeta }{\partial t}=-\frac{1}{{\rho }_f}▿J^f---\left(9\right)$将前面的控制方程(1)(2)带入平衡方程(8)(9)，得到关于岩石形变和流体流动状态的场方程(10)(11)；$(K+\frac{G}{3})▿(▿.u)+G{▿}^{2}u+m(\alpha ▿p+{\gamma }_1▿T)=0---\left(10\right)$$\alpha (▿.\stackrel{·}{u})+\beta \stackrel{·}{p}-\frac{k}{\eta }{▿}^{2}p-{\gamma }_2\stackrel{·}{T}=0---\left(11\right)$$\stackrel{·}{T}+v(▿T)-c^T{▿}^{2}T=0---\left(12\right)$u为位移量，当模型为二维时m＝[1,1,0]^T，模型为三维时m＝[1,1,1,0,0,0]^T，c^T为热扩散系数，流体的速度和孔隙压力遵循达西定律步骤1，为初始水力压裂的压力赋值，使用有限元素法进行模型模拟；步骤2，根据时间变化进行每一特定时刻的岩石单元应力计算；步骤3，根据应力计算结果，结合岩石破裂准则，判断当前岩石单元是否发生破裂；步骤4，计算孔隙度参数；步骤5，若岩石单元发生破裂，结合微地震震源机制计算震源震级；以及步骤6，重复步骤2、步骤3、步骤4和步骤5，完成所有时刻的正演模拟。