CO2相变压裂前的评估方法、装置和电子设备

本发明涉及土层或岩石的钻进，尤其涉及一种co2相变压裂前的评估方法、装置和电子设备。

背景技术：

1、与传统co2提高采收率技术相比，co2相变压裂技术是新兴的储层改造技术，在压裂阶段将co2以高压、高排量注入储层，能够有效提高co2对页岩纳米级孔隙喉道的波及能力，依托co2相变所致人工裂缝能够大幅提高co2作用范围，强化采油与碳封存效果。然而，co2相变压裂尚属新兴技术，亟须进行各项实验探究，并对其设备与方案进行优化改进，以期能够尽快实现现场应用。目前，由于风险高、不可控性强且效果难以评估，所以co2相变压裂技术的发展应用受到了一定的限制。

技术实现思路

1、为了解决现有技术中存在的问题，本发明提供了如下技术方案。

2、本发明第一方面提供了一种co2相变压裂前的评估方法，包括：

3、确定co2相变压裂要实现的参数期望值，所述参数期望值包括相变裂缝期望值、相变峰值载荷期望值以及相变载荷降为零时的温度期望值；

4、利用如下公式以及预设的释放口径、剪切片厚度以及co2的充装压力计算参数预测值，所述参数预测值包括相变裂缝预测值、相变峰值载荷预测值以及相变载荷降为零时的温度预测值：

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13、其中，为爆破强度；为释放口径；为剪切片厚度；为相变峰值载荷预测值；为预设的co2的充装压力；为相变初始载荷预测值；为相变载荷的下降时间预测值；为相变载荷达到峰值时的温度预测值；为相变载荷降为零时的温度预测值；为相变裂缝预测值；为预制孔洞的半径；为自然底数；为抗拉强度；为应力波传播速度；为杨氏模量；为泊松比；为密度；

14、比较所述参数预测值与所述参数期望值，若所述参数预测值符合所述参数期望值，则按照预设的释放口径、剪切片厚度以及co2的充装压力实施co2相变压裂；若所述参数预测值不符合所述参数期望值，则调整预设的释放口径、剪切片厚度以及co2的充装压力，重新计算参数预测值直至符合所述参数期望值。

15、优选地，所述评估方法还包括：获取纳米压痕实验的实验数据，并根据实验数据计算岩石的力学参数，所述力学参数包括杨氏模量与抗拉强度。

16、优选地，所述根据实验数据计算岩石的力学参数，采用如下公式：

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27、式中，为接触刚度；为外加载荷；为压入深度；为接触深度；为最大深度；为最大载荷；为与压头几何形状相关的第一常数；为接触面积；为接触硬度；为杨氏模量；为与压头几何形状相关的第二常数；为纯塑性阶段所失去的能量；为压入过程中的纯弹性能；为残余深度；为压入过程中的总能量；为裂缝断裂能量；为临界能量释放率；为岩石断裂韧性，为抗拉强度；为圆周率。

28、本发明第二方面提供了一种co2相变压裂前的评估装置，包括：

29、参数期望值确定模块，用于确定co2相变压裂要实现的参数期望值，所述参数期望值包括相变裂缝期望值、相变峰值载荷期望值以及相变载荷降为零时的温度期望值；

30、参数预测值计算模块，用于利用如下公式以及预设的释放口径、剪切片厚度以及co2的充装压力计算参数预测值，所述参数预测值包括相变裂缝预测值、相变峰值载荷预测值以及相变载荷降为零时的温度预测值：

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38、；

39、其中，为爆破强度；为释放口径；为剪切片厚度；为相变峰值载荷预测值；为预设的co2的充装压力；为相变初始载荷预测值；为相变载荷的下降时间预测值；为相变载荷达到峰值时的温度预测值；为相变载荷降为零时的温度预测值；为相变裂缝预测值；为预制孔洞的半径；为自然底数；为抗拉强度；为应力波传播速度；为杨氏模量；为泊松比；为密度；

40、比较评估模块，用于比较所述参数预测值与所述参数期望值，若所述参数预测值符合所述参数期望值，则按照预设的释放口径、剪切片厚度以及co2的充装压力实施co2相变压裂；若所述参数预测值不符合所述参数期望值，则调整预设的释放口径、剪切片厚度以及co2的充装压力，重新计算参数预测值直至符合所述参数期望值。

41、优选地，所述评估装置还包括力学参数获取模块，用于：获取纳米压痕实验的实验数据，并根据实验数据计算岩石的力学参数，所述力学参数包括杨氏模量与抗拉强度。

42、优选地，所述根据实验数据计算岩石的力学参数，采用如下公式：

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53、式中，为接触刚度；为外加载荷；为压入深度；为接触深度；为最大深度；为最大载荷；为与压头几何形状相关的第一常数；为接触面积；为接触硬度；为杨氏模量；为与压头几何形状相关的第二常数；为纯塑性阶段所失去的能量；为压入过程中的纯弹性能；为残余深度；为压入过程中的总能量；为裂缝断裂能量；为临界能量释放率；为岩石断裂韧性，为抗拉强度；为圆周率。

54、本发明第三方面提供了一种存储器，存储有多条指令，所述指令用于实现如第一方面所述的co2相变压裂前的评估方法。

55、本发明第四方面提供了一种电子设备，包括处理器和与所述处理器连接的存储器，所述存储器存储有多条指令，所述指令可被所述处理器加载并执行，以使所述处理器能够执行如第一方面所述的co2相变压裂前的评估方法。

56、本发明的有益效果是：本发明提供的co2相变压裂前的评估方法、装置和电子设备，能够在co2相变压裂技术实施之前对爆破强度、相变裂缝、相变峰值载荷、相变初始载荷、相变载荷降为零时的温度、相变载荷达到峰值时的温度以及相变载荷的下降时间等co2相变压裂技术实施的关键参数进行预测评估；如果这些关键参数的预测值不符合前期设定的期望值，则可以改变预设的实施方案对关键参数进行重新评估，至得到的预测值符合前期设定的期望值。从而使得co2相变压裂技术的实施方案更加合理，减少盲目性，降低成本，提高安全性；评估结果还有助于选择合适的设备和防护措施，以及判断相变压裂裂缝的波及范围，从而更好地指导实验和施工。