基于位移不连续模型的多裂缝应力干扰极限距离计算

利用MTS试验装置对"R13区块"的致密砂岩岩心进行小试样试验,获得"R13区块"致密砂岩的岩石力学参数(弹性模量、泊松比等)。忽略地层内水力裂缝面的不规则性,将其简化为互相平行的光滑裂缝面。考虑到地层在裂缝面的不连续性,将裂缝视为连续地层的内部不连续边界,采用位移不连续理论建立边界元模型,研究多裂缝系统周围的地层应力分布和不同簇数、不同布缝方式下的裂缝群缝间应力干扰的极限距离。结果表明,人工多裂缝的出现明显改变了裂缝周围应力场的分布,裂缝群簇数越多影响距离越大,但簇数的增加对影响距离的改变逐渐趋于平缓,呈对数增长,而段内裂缝间距(20~30 m)的改变基本不影响应力干扰的极限距离。基于位移不连续理论的边界元模型能够准确地计算裂缝群周围地层应力场分布和裂缝群缝间应力干扰极限距离。

页岩储层中同步压裂形成复杂缝网可行性研究

同步压裂能够更好地利用2个井筒中裂缝诱导应力干扰,降低地应力差异系数,使页岩油气藏产生更加复杂的裂缝形态。文中运用位移不连续理论,建立了二维平面裂缝诱导应力场数学模型,讨论了页岩储层形成复杂缝网所需要的地应力条件,分析了裂缝净压力、裂缝参数和原地应力场等因素对同步压裂形成裂缝网络复杂程度的影响规律。结果表明,裂缝净压力越大、裂缝长度越长、原地应力差异越小,页岩储层形成复杂缝网的可行性越大。研究结果对判断我国页岩油气藏能否应用同步压裂形成复杂缝网具有一定的理论指导意义。

页岩气水平井分段压裂复杂缝网形成机制

水平井分段压裂是页岩气高效开发的重要技术手段,有意识地利用水力裂缝沟通页岩储层中的天然裂缝,使其闭合的部分重新开启,开启的部分又相互连通,从而在地层中形成具有较大规模的复杂裂缝网络,有利于实现地层中页岩气向井筒的高效流动。为了合理优化页岩储层压裂设计方案,提高页岩储层压裂改造效果,需先认清页岩水平井分段压裂复杂缝网形成机制。基于位移不连续理论,建立了水平井分段压裂多裂缝干扰模式下的地应力场模型,分析了天然裂缝在复杂地应力场和存在压裂液滤失作用的情况下,发生张开或剪切破裂形成复杂缝网的机理。分析表明:水力裂缝诱导应力虽能降低地层原始水平应力差,但也会增加地层中天然裂缝发生张开和剪切破裂的难度,不利于复杂裂缝网络的形成。压裂液滤失是导致地层中天然裂缝发生张开和剪切破裂形成复杂裂缝网络的关键因素,天然裂缝的剪切破裂区域要远大于张开破裂区域,多条水力裂缝滤失效应的叠加更有利于形成具有较大波及区域的复杂裂缝网络。充分考虑压裂液滤失对复杂裂缝网络形成的影响,对提高页岩气水平井分段多簇压裂改造效果具有重要意义。

据地震数据对断裂特性的数值研究

地壳上部5～10km之间的断裂是部分开启的,由于它们具有较高的可变形性能力,所以可以通过其母体介质的响应对地震波产生强烈的影响。这使得有可能应用地震数据不仅可以确定断裂网络的位置还能确定断裂特性。我们推出了模拟岩石变形和波传播的基于质点的数值模型,并指出它可以准确地捕获波跨破裂传播的特征。我们研究了波场中拉伸断裂特性(如断裂内聚力)的作用,并说明地震数据在理论上可用于区分断裂的拉伸特性和压缩特性。