(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211047556.7 (22)申请日 2022.08.30 (71)申请人 中国地质大 学 （北京） 地址 100083 北京市海淀区学院路2 9号 (72)发明人 李治平　景东阳　 (74)专利代理 机构 成都方圆聿联专利代理事务 所(普通合伙) 51241 专利代理师 苟铭 (51)Int.Cl. G06F 30/17(2020.01) G06T 17/20(2006.01) E21B 43/26(2006.01) G06F 113/08(2020.01) G06F 111/10(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 基于ABAQUS 的多层油层压裂缝高数值模拟 方法 (57)摘要 本发明公开了一种基于ABAQUS 的多层油层 压裂缝高数值模拟方法， 包括步骤获取数值模拟 所涉及的岩体力学参数和地质参数； 建立数值模 拟模型； 将cohesive单元嵌入模型中， 并通过牵 引分离准则模拟水力裂缝的起裂和扩展过程， 以 及裂缝内流体的切向流动和垂直于裂缝表面的 流体流动， 最终得到裂缝的缝高。 本发明将通过 cohesive单元模拟流体流入裂缝面单元来模拟 水力驱动裂缝扩展， 裂缝的扩展过程通过设定的 损伤演化准则来控制， 实现了模拟油层在载荷的 作用下裂缝的产生过程， 从而得到裂缝在水力压 裂之后的缝高情况。 本发明可运用于任意层数油 层的裂缝 缝高的模拟。 权利要求书1页 说明书3页 附图6页 CN 115408792 A 2022.11.29 CN 115408792 A 1.基于ABAQUS的多层油层压裂缝高数值模拟方法， 其特征在于， 包括步骤获取数值模 拟所涉及的岩体力学参数和地质参数； 建立数值模拟模 型； 将cohesiv e单元嵌入模 型中， 并 通过牵引分离准则模拟水力裂缝的起裂和扩展过程， 以及裂缝内流体的切向流动和垂直于 裂缝表面的流体流动， 最终得到裂缝的缝高。 2.根据权利 要求1所述的基于ABAQUS的多层油层压裂缝高数值模拟方法， 其特征在于， 具体包括以下步骤： 创建部件， 选择3维可变性刚体， 尺寸200， 选择矩形工具建立地层， 完成草图， 创建辅助 点， 辅助点位置水平刨切， 中心线竖直刨切； 刨分功能是材料分区定义和预制cohesive单 元； 进入mesh模块， 定义全局网格尺寸， X方向采用过度网格， 向中间加密： 指定网格类型为 C3D8P， 指定cohesive 单元类型为COH 3D8P， 粘性正则化系数为0.01， 并创建相应集 合； 根据地区实际情况设定材料属性， 包括： 储隔层弹性模量， 泊松比， 渗透率， 孔隙比， 液 体比重， 储隔层Cohesive 单元的损伤演化 准则， 弹性模量， 滤失系数， 粘度； 将材料属性赋予相应的地层实体； 装配， 直接导入部件； 出变量和历史输出变量； 为部件施加荷载， 并设置 压裂液注入速度和边界条件； 创建任务名称， 并提交计算， 检查问题； 进行结果后处 理， 包括变形放大， 隐藏网格， 动画显示与输出， 提取 缝高数据。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 115408792 A 2基于ABAQUS的多层油层压裂缝高数值模拟方 法 技术领域 [0001]本发明属于石油开采技术领域， 具体涉及一种基于ABAQUS的多层油层压裂缝高数 值模拟方法。 背景技术 [0002]水力压裂作为提高油气井产量和开采致密油藏的重要技术手段。 通过地面上的高 压泵组将 高粘性压裂液注入井中， 当其排量远远地超过地层的吸收能力时， 在井底附近的 压力保持超过井壁附近的应力和岩石的抗拉强度后， 地层中就会形成裂缝。 随着携带支撑 剂的压裂液注入到裂缝中， 裂缝逐渐地向前延伸， 这就在地层中形成了具有足够长宽高的 砂充填裂缝。 由于其高渗透能力， 它可以使 石油和天然气顺利流入井中， 从而提高产量。 [0003]而对于压裂改造后形成垂直裂缝的井而言， 裂缝的高度能够控制在目的层内时是 所有人所期望的。 但是经过长时间实践发现， 裂缝大多 数都会穿过目的层， 而进入邻近的隔 层内产生诸多不良影响： 如果目的层邻近的隔层是水层时， 裂缝穿过目的层进入隔层， 会使 水流入油气井， 从而使油气井淹没。 如果油藏含有气顶 时， 还会产生引气入井的危险； 在同 样的施工条件下， 裂缝在垂向的过度延伸会使裂缝长度降低， 裂缝长度过短会导致产量递 减快， 增产有效期缩短； 当裂缝在垂向上过度向下延伸时， 特别是延伸到油气层下部地层 时， 支撑剂在重力作用下会沉降在裂缝下部， 如果只有极少数支撑剂在目标层的时候， 会极 大影响会极大影响压裂效果； 对于分层开采而言， 裂缝在垂向上过度延伸会影响相邻开发 地层的开采效果； 裂缝高度过度延伸会导致裂缝宽度急剧下降， 中砂比就可能导致严重的 砂堵现象， 从而造成施工失败。 [0004]水力压裂和裂缝扩展的研究基本有三大类方法： 一是理论方法， 由于受到算法复 杂程度和计算量的问题， 一般只能处理相对简单普遍简单的问题。 二是实验方法， 由于岩石 尺寸， 各向异性的限制， 只能进行定性分析。 三是水力压裂数值模拟方法， 这也是最常用的 方法， 在传统的有限元位移插值函数增强的不连续形函数中引入扩展有限元法进行计算， 通过不确定 断裂方向的固定网格模拟， 分别计算网格和整个不连续位移场的仿真， 不需要 同时生成一个新的网格， 大 大提高了计算速度。 发明内容 [0005]本发明的目的是针对目前多层油层压裂缝高模拟方法的问题。 [0006]本发明提供的技 术方案如下： [0007]基于ABAQUS的多层油层压裂缝高数值模拟方法， 包括步骤获取数值模拟所涉及的 岩体力学参数和地质参数； 建立数值模拟模 型； 将cohesive单元嵌入模 型中， 并通过牵引分 离准则模拟水力裂缝的起裂和扩展过程， 以及裂缝内流体的切向流动和垂 直于裂缝表面的 流体流动， 最终得到裂缝的缝高。 [0008]具体包括以下步骤： [0009]创建部件， 选择3 维可变性刚体， 大概尺寸200， 选择矩 形工具建立地层， 完 成草图，说　明　书 1/3 页 3 CN 115408792 A 3