水力壓裂過程中誘導應力擾動機制的數(shù)值模擬研究.pdf

1、水力壓裂技術在對致密油氣儲層增透改造方面發(fā)揮了巨大作用。由于開采難度的加大，在進行水力壓裂過程中僅僅依靠單一裂縫對儲層的改造已不能滿足對增透的要求，同樣很難取得預期的增產(chǎn)效果。以“分段多簇壓裂”、“同步壓裂”、“交叉式壓裂”等為代表的“體積改造”技術隨之產(chǎn)生。體積改造過程中，水力裂縫間交叉、疊加，且縫間距離相對較近，水力裂縫之間也隨之發(fā)生相互的擾動作用，既有天然裂縫對水力裂縫也同樣存在明顯干擾。
　　本文針對以上應用需求，以縫間誘

2、導應力干擾為出發(fā)點，應用基于滲流-應力-損傷(FSD)耦合方程的RFPA2D-Flow軟件，開展了平行裂縫間相互擾動及同步壓裂過程中應力擾動相關的模擬研究工作。
　　首先對比分析了單縫誘導應力場的數(shù)值解和彈性解析解，揭示了水力裂縫誘導應力對地應力場的影響規(guī)律，并進一步分析了網(wǎng)狀水力裂縫及天然裂縫受誘導應力場的影響機制。
　　其次對兩條預制平行裂縫及兩條同步擴展裂縫周邊的誘導應力變化規(guī)律進行研究，結果表明小裂縫間距、長裂縫和小

3、主應力比更有利于主應力反轉和網(wǎng)狀裂縫的形成。隨后研究了三條同步擴展的平行裂縫的幾何形態(tài)，研究表明較小縫間距和大主應力比會造成中間裂縫很難起裂或起裂后迅速止裂，不易形成有效裂縫。較小的主應力比值有利于裂縫轉向，產(chǎn)生沿原始最小主應力方向的分支裂縫，更有利于在儲層中形成復雜裂縫網(wǎng)絡。在合適的地應力條件和縫間距下，中間裂縫能突破“擴展抑制期”而進入“二次擴展期”。
　　最后對配對井相同壓裂段間裂縫靜、動態(tài)誘導應力擾動機制進行研究。并研究了

4、天然裂縫對水力裂縫的影響機制，同時對裂隙巖體的同步壓裂進行模擬。結果表明，相向延伸水力裂縫的誘導應力相互疊加，其對地應力場產(chǎn)生的擾動作用相對單井裂縫更加明顯。水平主應力差較小時，配對井相同壓裂段裂縫在相向延伸過程中相互吸引的趨勢越明顯，分支縫越多;小主應力差、小逼近角且高脆性礦物充填的天然裂縫更易使水力裂縫轉向;對于非完全充填雁列式裂縫型儲層，大主應力方位與天然裂縫呈30°至60°夾角時，天然裂縫起裂及失穩(wěn)壓力適中，可有效降低施工難度，