基于树状分叉裂缝网络的致密气藏压裂水平井产能预测模型

致密气藏压裂水平井产能预测时常常将裂缝简化为直线状裂缝,而实际地层中裂缝形态一般较为复杂,因而导致其产能预测的准确性受到一定程度的影响。基于更符合实际复杂裂缝形态的树状分叉裂缝网络,考虑了裂缝的形态特征及气体的滑动效应,建立了压裂水平井产能预测的新模型,并进行了产能的敏感性分析。计算结果表明,相比于直线状裂缝模型,树状分叉裂缝模型给出的水平井产能要高,其与树状分叉裂缝长度分形系数和分叉级数正相关,与分形角度负相关,与宽度分形系数几乎无关。此外,水平井产能随努森数和泄压半径增大而减小,随裂缝间距和长度的增大而增大,受裂缝渗透率的影响较小;裂缝产能与裂缝间距正相关,与裂缝渗透率几乎无关;然而裂缝长度的增加仅使两端裂缝的产能增加,中间裂缝的产能却有所减小。研究结果对致密气藏压裂水平井的设计和开发具有一定的指导意义。

动力作用下硬颗粒诱发裂缝弯曲和分叉机理研究

脆性材料在动荷载作用下的裂缝弯曲和分叉行为,对深入了解材料的抗拉特性和破坏模式有着重要意义。基于损伤演化原理的有限元方法,针对脆性材料中颗粒物诱发裂缝分叉的机理展开研究,通过比较无颗粒与有颗粒两种裂缝扩展模式,分析了硬颗粒对裂缝扩展模式的影响。结果显示,当颗粒物刚度较大物性较好、裂缝扩展遭遇颗粒时裂隙将沿着交界面绕行,易发生弯曲分叉,两者具有迥异的扩展模式。

考虑压裂诱导效应的页岩储层工程可压裂性评价

工程可压裂性是页岩气水平井压裂分段选簇的重要评价指标。目前的评价方法通常考虑岩石脆性、断裂韧性以及水平井主应力的影响,忽略了施工参数对可压裂性的影响。在岩石脆性评价基础上,考虑非规则分叉天然裂缝对岩石断裂韧性的影响,引入施工缝内净压力并耦合储层水平应力差构建无因次净压力指数,形成了耦合储层岩石破碎、裂缝延伸和施工参数诱导效应的工程可压裂性评价方法。结果表明:建立的可压性模型评价结果与微地震监测事件数、改造体积具有良好的一致性,表明所建模型可以有效地表征压裂形成复杂缝网的能力。研究成果为页岩水平井分段压裂选择射孔位置提供了依据。

相场断裂模型分步算法在ABAQUS中的实现

首次基于ABAQUS平台实现相场断裂模型的分步算法,利用UMAT/VUMAT子程序接口对非线性平衡方程进行隐式/显式求解,提出位移场和相场的分步求解算法。准静态加载下的I和II型裂缝扩展问题、冲击荷载作用下的I型动态裂缝分叉和II型动态裂缝扩展问题,计算所得结果与已有文献和试验成果基本一致,说明了方法的可靠性;同时,对岩石力学领域中的双平行翼型裂缝相交和动态裂缝三维曲面扩展等问题,也利用该方法进行模拟。计算实例表明,结构储存的较高弹性应变能是脆性材料动态裂缝分叉的主要原因,而相场断裂模型是一种能够计算包括裂缝起裂、相交、分叉和三维曲面扩展的有效断裂计算方法,借助通用有限元平台可以方便地实现其分步算法。