水力壓裂過(guò)程中誘導(dǎo)應(yīng)力擾動(dòng)機(jī)制的數(shù)值模擬研究.pdf

1、水力壓裂技術(shù)在對(duì)致密油氣儲(chǔ)層增透改造方面發(fā)揮了巨大作用。由于開(kāi)采難度的加大，在進(jìn)行水力壓裂過(guò)程中僅僅依靠單一裂縫對(duì)儲(chǔ)層的改造已不能滿足對(duì)增透的要求，同樣很難取得預(yù)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(shù)隨之產(chǎn)生。體積改造過(guò)程中，水力裂縫間交叉、疊加，且縫間距離相對(duì)較近，水力裂縫之間也隨之發(fā)生相互的擾動(dòng)作用，既有天然裂縫對(duì)水力裂縫也同樣存在明顯干擾。
　　本文針對(duì)以上應(yīng)用需求，以縫間誘

2、導(dǎo)應(yīng)力干擾為出發(fā)點(diǎn)，應(yīng)用基于滲流-應(yīng)力-損傷(FSD)耦合方程的RFPA2D-Flow軟件，開(kāi)展了平行裂縫間相互擾動(dòng)及同步壓裂過(guò)程中應(yīng)力擾動(dòng)相關(guān)的模擬研究工作。
　　首先對(duì)比分析了單縫誘導(dǎo)應(yīng)力場(chǎng)的數(shù)值解和彈性解析解，揭示了水力裂縫誘導(dǎo)應(yīng)力對(duì)地應(yīng)力場(chǎng)的影響規(guī)律，并進(jìn)一步分析了網(wǎng)狀水力裂縫及天然裂縫受誘導(dǎo)應(yīng)力場(chǎng)的影響機(jī)制。
　　其次對(duì)兩條預(yù)制平行裂縫及兩條同步擴(kuò)展裂縫周邊的誘導(dǎo)應(yīng)力變化規(guī)律進(jìn)行研究，結(jié)果表明小裂縫間距、長(zhǎng)裂縫和小

3、主應(yīng)力比更有利于主應(yīng)力反轉(zhuǎn)和網(wǎng)狀裂縫的形成。隨后研究了三條同步擴(kuò)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(yīng)力比會(huì)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(yīng)力比值有利于裂縫轉(zhuǎn)向，產(chǎn)生沿原始最小主應(yīng)力方向的分支裂縫，更有利于在儲(chǔ)層中形成復(fù)雜裂縫網(wǎng)絡(luò)。在合適的地應(yīng)力條件和縫間距下，中間裂縫能突破“擴(kuò)展抑制期”而進(jìn)入“二次擴(kuò)展期”。
　　最后對(duì)配對(duì)井相同壓裂段間裂縫靜、動(dòng)態(tài)誘導(dǎo)應(yīng)力擾動(dòng)機(jī)制進(jìn)行研究。并研究了

4、天然裂縫對(duì)水力裂縫的影響機(jī)制，同時(shí)對(duì)裂隙巖體的同步壓裂進(jìn)行模擬。結(jié)果表明，相向延伸水力裂縫的誘導(dǎo)應(yīng)力相互疊加，其對(duì)地應(yīng)力場(chǎng)產(chǎn)生的擾動(dòng)作用相對(duì)單井裂縫更加明顯。水平主應(yīng)力差較小時(shí)，配對(duì)井相同壓裂段裂縫在相向延伸過(guò)程中相互吸引的趨勢(shì)越明顯，分支縫越多;小主應(yīng)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(zhuǎn)向;對(duì)于非完全充填雁列式裂縫型儲(chǔ)層，大主應(yīng)力方位與天然裂縫呈30°至60°夾角時(shí)，天然裂縫起裂及失穩(wěn)壓力適中，可有效降低施工難度，