多孔眼裂縫競爭起裂與擴展數值模擬

作者：趙金洲,王強,胡永全,任嵐,傅成浩,趙超能

摘要：射孔是水力壓裂作業成功實施的關鍵因素之一,射孔參數研究對于儲層改造、油氣開采具有重要意義。基于全局嵌入黏聚區域模型(Cohesive Zone Model),建立了模擬多孔眼裂縫起裂、擴展的有限元模型。模型把儲層考慮為致密、低滲透性的孔彈性介質,耦合了裂縫中流體流動與地質應力間的相互作用。KGD解析解與模擬結果保持吻合,驗證了黏聚區域模型的準確性。研究結果表明多孔眼起裂會表現出4種競爭起裂模式:第一,初期就起裂并維持張開;第二,孔眼張開但未曾起裂;第三,初期起裂擴展后又閉合;第四,初期未起裂中后期才起裂。隨著射孔密度的增加,孔眼的起裂率和平均破裂壓力逐漸降低,近井筒區域裂縫復雜度增加。隨著排量與黏度的增加,孔眼的初始起裂率、形成的主裂縫以及微裂縫數量都呈增加的趨勢,水平應力差的影響則與之相反。多個射孔孔眼存在時,裂縫通過合并或閉合的方式呈現出由復雜到簡單的變化,裂縫數量表現出由多到少的變化,最終形成以2~4條主裂縫為主(按孔眼起裂形成的主縫數進行統計),微裂縫為輔的擴展模式。

發文機構：油氣藏地質及開發工程國家重點實驗室·西南石油大學 中國石化江漢油田采油氣工程技術服務中心

關鍵詞：裂縫擴展射孔密度水力壓裂競爭起裂黏聚區域模型Fracture propagationPerforation densityHydraulic fracturingCompetitive initiationCohesive zone model

分類號： TE371[石油與天然氣工程—油氣田開發工程]