多孔眼裂缝竞争起裂与扩展数值模拟
发布时间：2020-12-16 15:21
射孔是水力压裂作业成功实施的关键因素之一,射孔参数研究对于储层改造、油气开采具有重要意义。基于全局嵌入黏聚区域模型(Cohesive Zone Model),建立了模拟多孔眼裂缝起裂、扩展的有限元模型。模型把储层考虑为致密、低渗透性的孔弹性介质,耦合了裂缝中流体流动与地质应力间的相互作用。KGD解析解与模拟结果保持吻合,验证了黏聚区域模型的准确性。研究结果表明多孔眼起裂会表现出4种竞争起裂模式:第一,初期就起裂并维持张开;第二,孔眼张开但未曾起裂;第三,初期起裂扩展后又闭合;第四,初期未起裂中后期才起裂。随着射孔密度的增加,孔眼的起裂率和平均破裂压力逐渐降低,近井筒区域裂缝复杂度增加。随着排量与黏度的增加,孔眼的初始起裂率、形成的主裂缝以及微裂缝数量都呈增加的趋势,水平应力差的影响则与之相反。多个射孔孔眼存在时,裂缝通过合并或闭合的方式呈现出由复杂到简单的变化,裂缝数量表现出由多到少的变化,最终形成以2～4条主裂缝为主(按孔眼起裂形成的主缝数进行统计),微裂缝为辅的扩展模式。
【文章来源】：天然气地球科学. 2020年10期 北大核心
【文章页数】：12 页
【部分图文】：
0 5个实例在不同时刻的裂缝数量（基于孔眼底部的裂缝扩展情况进行统计）
在压裂过程中，排量、黏度、应力差对多孔眼裂缝起裂以及扩展也具有重要影响。基于例4，图12—图14分别是在不同排量、不同压裂液黏度以及不同应力差条件下每个孔眼的起裂与扩展情况，并把不同时刻的情况进行了对比。为了便于分析，生成的主裂缝被标注为红色，伴生微裂缝则被标注为蓝色。从图12可以分析出，在2 s以及20 s时，随着排量的增加，孔眼的初始起裂率、主裂缝以及微裂缝数量都呈增加的趋势。这是因为在短时间内排量越大相对滤失量越小，裂缝内流体累积量越大，流体的造缝效率越高。图13则表明压裂液粘度与排量对孔眼初始起裂率、主裂缝以及微裂缝数量有着类似的影响趋势。导致这种结果的原因是由于黏度的增加，流体滤失量减小，流体造缝能力更强，所以裂缝数量增加。虽然黏度增加可以增加近井筒附近裂缝数量，但是裂缝深穿透性将降低，裂缝的波及范围也将减小。分析图14可知，随着应力差的增加，孔眼的初始起裂率、主裂缝以及微裂缝数量逐渐减小。当应力增加到6 MPa，注入时间为20 s时，微裂缝与主裂缝数量都显著减少；而当应力增加到9 MPa，注入时间为20 s时，微裂缝已经不存在，仅存2条主裂缝。可以看出应力差对裂缝起裂与扩展有着显著的影响。对比不同时刻的裂缝扩展情况，可知相比于注入初期（2 s），压裂到20 s时，受应力阴影的影响导致多数微裂缝闭合或者合并，总的裂缝数量逐渐减少，最终形成2～4条明显非对称主裂缝与微裂缝伴生的扩展模式。图1 2 排量对多孔眼裂缝起裂与扩展的影响
2 排量对多孔眼裂缝起裂与扩展的影响
【参考文献】：
期刊论文
[1]Near-wellbore fracture propagation physical simulation based on innovative interlaced fixed perforation[J]. WANG Bin,LI Jun,LIU Gonghui,LI Dongzhuan,SHENG Yong,YAN Hui. Petroleum Exploration and Development. 2019(06)
[2]基于黏聚型裂纹本构关系的煤岩水力压裂韧性破坏模型[J]. 梁卫国,杨健锋,廉浩杰,王志勇,沈文豪. 煤炭学报. 2019(01)
[3]基于零厚度黏聚力单元的水力压裂裂隙空间分布影响分析[J]. 刘泉声,甘亮,吴志军,周原. 煤炭学报. 2018(S2)
[4]页岩气水平井增产改造体积评价模型及其应用[J]. 任岚,林然,赵金洲,荣莽,陈建达. 天然气工业. 2018(08)
[5]基于结构弱面及缝间干扰的页岩缝网压裂技术[J]. 尚校森,丁云宏,杨立峰,卢拥军,鄢雪梅,王永辉. 天然气地球科学. 2016(10)
[6]基于ABAQUS平台的水力裂缝扩展有限元模拟研究[J]. 龚迪光,曲占庆,李建雄,曲冠政,曹彦超,郭天魁. 岩土力学. 2016(05)
[7]水力压裂中的应力阴影效应与数值计算[J]. 王宇,李晓,王金波,郑博,张搏,赵志恒. 天然气地球科学. 2015(10)
[8]考虑解吸扩散的页岩气藏气水两相压裂数值模拟[J]. 赵金洲,周莲莲,马建军,李勇明. 天然气地球科学. 2015(09)
[9]复杂水力裂缝网络延伸规律研究进展[J]. 赵立强,刘飞,王佩珊,刘平礼,罗志锋,李年银. 石油与天然气地质. 2014(04)
[10]国内外微地震监测技术综述[J]. 赵博雄,王忠仁,刘瑞,雷立群. 地球物理学进展. 2014(04)
本文编号：2920374
【文章来源】：天然气地球科学. 2020年10期 北大核心
【文章页数】：12 页
【部分图文】：
0 5个实例在不同时刻的裂缝数量（基于孔眼底部的裂缝扩展情况进行统计）
在压裂过程中，排量、黏度、应力差对多孔眼裂缝起裂以及扩展也具有重要影响。基于例4，图12—图14分别是在不同排量、不同压裂液黏度以及不同应力差条件下每个孔眼的起裂与扩展情况，并把不同时刻的情况进行了对比。为了便于分析，生成的主裂缝被标注为红色，伴生微裂缝则被标注为蓝色。从图12可以分析出，在2 s以及20 s时，随着排量的增加，孔眼的初始起裂率、主裂缝以及微裂缝数量都呈增加的趋势。这是因为在短时间内排量越大相对滤失量越小，裂缝内流体累积量越大，流体的造缝效率越高。图13则表明压裂液粘度与排量对孔眼初始起裂率、主裂缝以及微裂缝数量有着类似的影响趋势。导致这种结果的原因是由于黏度的增加，流体滤失量减小，流体造缝能力更强，所以裂缝数量增加。虽然黏度增加可以增加近井筒附近裂缝数量，但是裂缝深穿透性将降低，裂缝的波及范围也将减小。分析图14可知，随着应力差的增加，孔眼的初始起裂率、主裂缝以及微裂缝数量逐渐减小。当应力增加到6 MPa，注入时间为20 s时，微裂缝与主裂缝数量都显著减少；而当应力增加到9 MPa，注入时间为20 s时，微裂缝已经不存在，仅存2条主裂缝。可以看出应力差对裂缝起裂与扩展有着显著的影响。对比不同时刻的裂缝扩展情况，可知相比于注入初期（2 s），压裂到20 s时，受应力阴影的影响导致多数微裂缝闭合或者合并，总的裂缝数量逐渐减少，最终形成2～4条明显非对称主裂缝与微裂缝伴生的扩展模式。图1 2 排量对多孔眼裂缝起裂与扩展的影响
2 排量对多孔眼裂缝起裂与扩展的影响
【参考文献】：
期刊论文
[1]Near-wellbore fracture propagation physical simulation based on innovative interlaced fixed perforation[J]. WANG Bin,LI Jun,LIU Gonghui,LI Dongzhuan,SHENG Yong,YAN Hui. Petroleum Exploration and Development. 2019(06)
[2]基于黏聚型裂纹本构关系的煤岩水力压裂韧性破坏模型[J]. 梁卫国,杨健锋,廉浩杰,王志勇,沈文豪. 煤炭学报. 2019(01)
[3]基于零厚度黏聚力单元的水力压裂裂隙空间分布影响分析[J]. 刘泉声,甘亮,吴志军,周原. 煤炭学报. 2018(S2)
[4]页岩气水平井增产改造体积评价模型及其应用[J]. 任岚,林然,赵金洲,荣莽,陈建达. 天然气工业. 2018(08)
[5]基于结构弱面及缝间干扰的页岩缝网压裂技术[J]. 尚校森,丁云宏,杨立峰,卢拥军,鄢雪梅,王永辉. 天然气地球科学. 2016(10)
[6]基于ABAQUS平台的水力裂缝扩展有限元模拟研究[J]. 龚迪光,曲占庆,李建雄,曲冠政,曹彦超,郭天魁. 岩土力学. 2016(05)
[7]水力压裂中的应力阴影效应与数值计算[J]. 王宇,李晓,王金波,郑博,张搏,赵志恒. 天然气地球科学. 2015(10)
[8]考虑解吸扩散的页岩气藏气水两相压裂数值模拟[J]. 赵金洲,周莲莲,马建军,李勇明. 天然气地球科学. 2015(09)
[9]复杂水力裂缝网络延伸规律研究进展[J]. 赵立强,刘飞,王佩珊,刘平礼,罗志锋,李年银. 石油与天然气地质. 2014(04)
[10]国内外微地震监测技术综述[J]. 赵博雄,王忠仁,刘瑞,雷立群. 地球物理学进展. 2014(04)
本文编号：2920374
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