頁巖氣儲層水力壓裂擴展有限元模擬方法及應用

作者：張瑛堃,陳尚斌,李學元,王慧軍

摘要：頁巖氣儲層低孔低滲,需用水力壓裂等方法進行儲層改造方可獲得經濟產能。儲層改造中裂縫的形態和分布對體積改造效果至關重要。為了研究壓裂裂縫的模擬方法,系統調研和對比了儲層水力壓裂模擬常用方法,開展了擴展有限元模擬,研究表明:①水力壓裂物理模擬實驗能夠直觀觀測裂縫的形態及展布特征,但因試樣尺寸等問題難以代表實際儲層壓裂情形;②常用的數值模擬方法有邊界元法、非常規裂縫模型、離散化縫網模型和擴展有限元法等,這些方法各有優缺點,需做有針對性的改進才能更好地模擬真實頁巖儲層壓裂情況;③應用擴展有限元法模擬水力壓裂和分段順序壓裂過程中裂縫的延伸情況,得到射孔方向與最大水平主應力之間夾角和誘導應力對壓裂裂縫的影響,夾角越大,裂縫偏轉角度越小,偏轉距離越大,初始破裂壓力越高,裂縫穩定延伸的壓力也越大,而誘導應力的存在會抑制壓裂裂縫的延伸。對實際壓裂工程中射孔方向的選擇和分段壓裂射孔間距的設計具有指導意義。

發文機構：中國礦業大學資源與地球科學學院 煤層氣資源與成藏過程教育部重點實驗室

關鍵詞：頁巖儲層水力壓裂物理實驗數值模擬擴展有限元Shale reservoirHydraulic fracturingPhysical experimentNumerical simulationExtended finite element

分類號： TE311[石油與天然氣工程—油氣田開發工程]