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申请/专利权人：中国石油天然气集团有限公司;中国石油集团川庆钻探工程有限公司

摘要：本发明公开了一种考虑流固耦合与应力阴影页岩裂缝剪切风险定量评价方法，其包括：考虑流固耦合复杂裂缝动态扩展模拟方法、天然裂缝扩展方向的判断准则、考虑应力阴影的裂缝剪切位移计算和页岩套管发生剪切变形的风险量化评价四个步骤；该方法可有效评价页岩压裂层段套管壁处受到的水力裂缝剪切位移量，实现压裂过程中套管发生剪切形变的风险预测，为指导及优化施工参数，保障井筒完整性，提供了有效手段与技术支撑。

主权项：1.一种考虑流固耦合与应力阴影页岩裂缝剪切风险定量评价方法，其特征在于包括：考虑流固耦合复杂裂缝动态扩展模拟方法、天然裂缝扩展方向的判断准则、考虑应力阴影的裂缝剪切位移计算和页岩套管发生剪切变形的风险量化评价四个步骤；其中，所述考虑流固耦合复杂裂缝动态扩展模拟方法，包括流体流动、裂缝扩展两个数学模型的建立；所述天然裂缝扩展方向的判断准则，是指通过嵌入裂缝拉伸模式和滑移模式，对水力裂缝不沿主应力方向扩展或与其它裂缝相互作用时，天然裂缝在两种情况下的扩展方向判定；所述考虑应力阴影的裂缝剪切位移计算，是指在给定牵引边界条件下的岩石断裂和剪切形变的计算模型；所述页岩套管发生剪切变形的风险量化评价，是指通过对套管壁处裂缝的剪切位移量计算，根据不同位移量对套管发生剪切变形进行量化风险评价；所述的流体流动模型的建立，是指裂缝扩展由不可压缩和非牛顿流体驱动，分段压裂产生多个裂缝，因此其流体流动由三部分组成：裂缝中的流体流动，水平井筒中的流体流动以及所有裂缝的总物质平衡，即有：井筒流体流动po＝pw,fi+ppf,fi+pcf,fi1式中，P0为井口泵注压力，Pw,fi为第i条缝内压力，Ppf,fi为第i条缝孔眼摩阻，Pcf,fi为第i条缝沿程摩阻；裂缝流体流动 式中，p是流体压力，q是注入流量，H是裂缝高度，w是水力裂缝宽度，s是水力裂缝的长度，n'和k'分别是流体幂律指数和一致性指数；支撑剂运移方程 基质漏失方程 总物质守恒方程 所述的裂缝扩展模型的建立，是指裂缝扩展过程长度的增量过程，即有扩展方向判定准则： 式中式中KI是I型应力强度因子，KII是II型应力强度因子；θ平面内扩展方向逆时针的角度，由此可以解得裂缝的扩展方向为θ；所述的天然裂缝扩展方向的判断准则，是指通过嵌入裂缝拉伸模式和滑移模式，对水力裂缝不沿主应力方向扩展或与其它裂缝相互作用时，天然裂缝在两种情况下的扩展方向判定，即有： 水力裂缝扩展方向方程 所述的考虑应力阴影的裂缝剪切位移计算，是指在给定牵引边界条件下的岩石断裂和剪切形变的计算模型，即有：应力阴影控制方程剪切位移计算方程目标剪切位移量公式式中r,θ是以裂缝尖端为原点的极坐标，裂缝平面与x方向平行，SHmax是在x方向上的最大水平应力，Shmin是在y方向上的最小水平应力，KI和KII分别是模式I和II应力强度因子，G是剪切模量，Dx和Dy是x和y方向的位移不连续量，Pfrac是流体内部压力，σnremote是由于远程边界条件引起的作用在单元上的法向应力，σslocal是局部施加的作用在元件上的剪切牵引力，σsremote是边界剪切应力，如果裂缝与最小主应力垂直，Δσn等于净压力，C为影响系数；所述页岩套管发生剪切变形的风险量化评价，是指通过对套管壁处裂缝的剪切位移量计算，根据不同位移量对套管发生剪切变形进行量化风险评价，即有：一级剪切套变风险：套管壁处剪切位移量值Domm为0,10；二级剪切套变风险：套管壁处剪切位移量值Domm为11,20；三级剪切套变风险：套管壁处剪切位移量值Domm为21,50。

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