裂缝性页岩储层水力压裂多簇裂缝扩展的FEM-DFN数值模拟

为有效模拟裂缝性页岩储层中水力裂缝的随机扩展并准确描述其拉张、剪切和混合损伤行为,建立渗流-应力-损伤耦合的裂缝扩展有限元-离散裂缝网络模型,并通过黏性主导的解析模型进行验证。研究不同天然裂缝逼近角、簇间距、水平应力差和压裂泵注排量下的多簇裂缝扩展数值模拟,探讨天然裂缝对水力裂缝扩展的影响机制。研究表明:(1)水力裂缝与天然裂缝主要存在水力裂缝穿过天然裂缝、水力裂缝开启天然裂缝和水力裂缝被天然裂缝阻止3种相互作用机制;(2)随逼近角越大,天然裂缝越容易使水力裂缝扩展方向发生偏转甚至阻止水力裂缝扩展;(3)簇间距、水平应力差和泵注排量的提高均能在一定程度上促进多簇裂缝扩展的均匀程度。本文模型能更加准确地描述水力压裂多簇裂缝的扩展行为,可为裂缝性页岩储层的水力压裂数值模拟提供新手段。

元素录井技术在南堡凹陷页岩储层识别评价中的应用

南堡凹陷泥页岩油气成藏的研究处于起步阶段,油气赋存方式及勘探潜力尚不明确,寻找新的替代层系和领域已经成为共识。由于页岩裂缝性储层横向变化大,储层非均质性较强,有效储层难以追踪评价,油层钻遇效率低,区块的页岩油气储量及产量接替已成为制约该区块发展的瓶颈。为了更好地评价南堡凹陷页岩油气资源潜力,根据区块构造地质特征,引入元素录井技术,综合分析区块地质特征,运用相关性分析和储层参数敏感性分析,选取特征元素和特征参数,追踪页岩裂缝发育带及横向宏观展布,形成页岩参数(有机质丰度指数,脆性指数)裂缝性储层识别评价方法,使有效储层识别符合率提高到88.95%,为压裂试采井段的选取提供了可靠依据,为页岩油储量及产量提升提供了技术支持。

基于零厚度内聚力单元的水力裂缝随机扩展方法研究

为有效模拟裂缝性页岩储层中水力裂缝随机扩展过程,基于单元节点的拓扑数据结构,利用网格节点分裂方式,建立了一种基于有限元网格嵌入零厚度内聚力单元的水力裂缝随机扩展新方法。利用KGD模型解析解和2种室内试验,验证了新方法的准确性和有效性。同时,通过数值算例研究了水平地应力差和储层非均质性对水力裂缝随机扩展过程的影响。研究表明:(1)该方法弥补了ABAQUS平台内置的内聚力单元无法有效模拟水力裂缝随机扩展的不足;(2)在较高水平地应力差下页岩储层非均质性越强,与水力裂缝相交的高角度天然裂缝越容易开启。所建方法能准确地描述复杂水力裂缝的随机扩展行为,可为裂缝性页岩储层的数值模拟提供新手段。