水平井多裂缝尖端应力干扰现象分析
发布时间：2021-12-23 08:09
致密砂岩储层具有低孔低渗的特征,水平井多裂缝压裂是致密砂岩储层油气增产的重要手段,合理预测裂缝扩展趋势是进行水力压裂开采的关键.为了准确认识水平井多裂缝压裂过程中尖端应力场变化,综合考虑地应力分布、井筒内压等因素,建立二维均质流固耦合有限元数值分析模型.模拟了致密砂岩储层不同裂缝半长、不同裂缝条数、不同裂缝间距及不同裂缝位置的应力场,进一步分析裂缝尖端应力干扰情况.结果表明,裂缝尖端附近存在明显的应力干扰现象,多裂缝同时压裂时,裂缝半长越长,裂缝条数越多,裂缝间距越小,应力干扰现象越明显.中间位置裂缝应力受附近裂缝的应力干扰,裂缝尖端应力集中值明显降低,不利于裂缝延伸和扩展,两侧裂缝尖端的应力集中有所增加.该研究深入认识水平井多裂缝压裂裂缝起裂和延伸机制,对制定压裂方案具有一定的指导意义.
【文章来源】：数学的实践与认识. 2020,50(17)北大核心
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
图２水平井多裂缝压裂尔意图??为进一步明确多裂缝压裂裂缝尖端应力干扰情况，建立大庆外围油田致密砂岩储层ｍ??
裂縫条ｓ??图７不：同位置染端应力值分＃??如图７所示，以压裂２条裂缝时尖端应力值为参考，两侧的裂缝的应力值要ｆｉ著大于中??间位置裂缝的应力值．在压裂多条裂缝时，中间位置的裂缝应力干扰较明显，不利ｆ裂缝进一??步扩展．位Ｔ－两侧的裂缝，受到裂缝间的应力干扰值较小，裂缝尖端的应力集中较大，利Ｔ裂??缝进一步扩展．多裂缝压裂时，两侧位置的裂缝长度大于中间裂缝??４．４裂缝间距??裂缝之间的距离影响着裂缝应力干扰情况，制定合理的裂缝间距方案，减少应力干扰情??况，对进一步增加裂缝改造Ｋ域有重要意义．建立了裂缝长度为２００ｍ，裂缝条数为３条的多??裂缝压裂模型，分析裂缝间距为５〇ｍ，?１００ｍ，?ｌｆｉＯｍ，?２〇Ｏｍ，２５〇ｍ时的裂缝尖端应力场，如下图??所示．??１７期?花宇，等：水平井多裂缝尖端应力千扰现象分析?１３７??由图６可知，压裂２条裂缝时，裂缝受单侧应力午扰，裂缝尖端应力值影响不明＆．随着??裂缝半长的增大，裂缝尖端应力值增大，但屉咩达到一定长度时，由丁＊能量守恒定理，裂缝不??会无限制传播，尖端应力值急速下降，裂缝停止延仲及扩展．该地层条件合理的最大裂缝长度??为２００ｍ．压裂３、５、７条裂缝时，中间裂缝受双侧应力干扰时，尖端应力值急剧下降，且随着??裂缝条数的增加，应力值降低．当多条裂缝压裂时，尖端应力值受压裂长度影响不明这是??由ｆ两侧裂缝尖端应力较大，抑制中间裂缝应力增加，扩展“推动力”不足，中间裂缝扩展较??慢．??４．３裂缝位置??不同裂缝位置所受的应力千扰情况大不相同，建立裂缝半长２００ｍ，压裂２条裂缝、３条??裂缝、５条裂缝、７条裂缝的应力场分析模型，分析多条裂缝压裂时裂缝尖端应力情况
１３８??数学的实践与认识??５０卷??５０?１００?１５０?２００?２５０??裂缝间距（ｍ）??图９不同间距裂缝应力值??５结论??１）随着裂缝条数增加，中间位實裂缝所受应力扰动增大，裂缝尖端应力集中值减小．由??于应力干扰现象，多条裂缝同时压裂不利于裂缝延伸扩展．??２）在一定范围内，单侧应力干扰时，随着裂缝长度增加，裂缝尖端应力值增大；双侧应力??干扰时，尖端应力值急剧下降，继续增加裂缝条数，应力值有所下降，但千扰变化情况不明显．??３）中间位置的裂缝应力干扰现象明显，两侧裂缝应力干扰情况较弱，且两侧裂缝应力值??明显髙Ｔ中间位置裂缝．多裂缝压裂时，两侧裂缝较中间裂缝容易扩展延仲，在方案设计时应??设计两侧的裂缝长度较长，中间裂缝长度较短．??４）裂缝间距较小时，应力干扰现象明显，随着裂缝间距增加，中间位置的裂缝尖端应力值??増加，两侧裂缝尖端应力值影响不明显．??参考文献??Ｈ邓燕，尹建，郭建春．水平井多段压裂皮力场计算新模型Ｗ．岩土力学，２０１５，?３６（３）：?６．６６（１??Ｍ陈铭，胥云，翁定为．水平井多段压裂多裂缝扩展形态计算方法［Ｊ］．籍石力学＊ＩＸ接学报，２０１６，?３５（Ｓ２）：??３９０６－３９１４．??［３］?Ｒｏｕｓｓｅｌ?Ｎ，?Ｓｈａｒｍａ?Ｍ．?Ｓｔｒａｔｅｇｉｅｓ?ｔｏ?Ｍｉｎｉｍｉｚｅ?Ｆｒａｃ?Ｓｐａｃｉｎｇ?Ａｎｄ?Ｓｔｉｍｕｌａｔｅ?Ｎａｔｕｒａｌ?Ｆｒａｃｔｕｒｅｓ?ｉｎ??Ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ?Ｃｏｍｐｌｅｔｉｏｎｓ?［Ｃ］，?２０１１．??［４］邵江，周德培，周应华，谢红强．含竖向裂缝的近水平层状岩体边坡的动力学分析［Ｊ］．?土木工程学报，??２００６（７）：
【参考文献】：
期刊论文
[1]水平井多段压裂多裂缝扩展形态计算方法[J]. 陈铭,胥云,翁定为. 岩石力学与工程学报. 2016(S2)
[2]水平井多段压裂应力场计算新模型[J]. 邓燕,尹建,郭建春. 岩土力学. 2015(03)
[3]含竖向裂缝的近水平层状岩体边坡的动力学分析[J]. 邵江,周德培,周应华,谢红强. 土木工程学报. 2006(07)
[4]裂纹尖端附近区域的应力应变场分析[J]. 张对红,刘锴,张静. 油气储运. 2001(09)
硕士论文
[1]脆性岩石裂纹尖端扩展状态的混沌动力学分析[D]. 吴子科.山东科技大学 2007
本文编号：3548117
【文章来源】：数学的实践与认识. 2020,50(17)北大核心
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
图２水平井多裂缝压裂尔意图??为进一步明确多裂缝压裂裂缝尖端应力干扰情况，建立大庆外围油田致密砂岩储层ｍ??
裂縫条ｓ??图７不：同位置染端应力值分＃??如图７所示，以压裂２条裂缝时尖端应力值为参考，两侧的裂缝的应力值要ｆｉ著大于中??间位置裂缝的应力值．在压裂多条裂缝时，中间位置的裂缝应力干扰较明显，不利ｆ裂缝进一??步扩展．位Ｔ－两侧的裂缝，受到裂缝间的应力干扰值较小，裂缝尖端的应力集中较大，利Ｔ裂??缝进一步扩展．多裂缝压裂时，两侧位置的裂缝长度大于中间裂缝??４．４裂缝间距??裂缝之间的距离影响着裂缝应力干扰情况，制定合理的裂缝间距方案，减少应力干扰情??况，对进一步增加裂缝改造Ｋ域有重要意义．建立了裂缝长度为２００ｍ，裂缝条数为３条的多??裂缝压裂模型，分析裂缝间距为５〇ｍ，?１００ｍ，?ｌｆｉＯｍ，?２〇Ｏｍ，２５〇ｍ时的裂缝尖端应力场，如下图??所示．??１７期?花宇，等：水平井多裂缝尖端应力千扰现象分析?１３７??由图６可知，压裂２条裂缝时，裂缝受单侧应力午扰，裂缝尖端应力值影响不明＆．随着??裂缝半长的增大，裂缝尖端应力值增大，但屉咩达到一定长度时，由丁＊能量守恒定理，裂缝不??会无限制传播，尖端应力值急速下降，裂缝停止延仲及扩展．该地层条件合理的最大裂缝长度??为２００ｍ．压裂３、５、７条裂缝时，中间裂缝受双侧应力干扰时，尖端应力值急剧下降，且随着??裂缝条数的增加，应力值降低．当多条裂缝压裂时，尖端应力值受压裂长度影响不明这是??由ｆ两侧裂缝尖端应力较大，抑制中间裂缝应力增加，扩展“推动力”不足，中间裂缝扩展较??慢．??４．３裂缝位置??不同裂缝位置所受的应力千扰情况大不相同，建立裂缝半长２００ｍ，压裂２条裂缝、３条??裂缝、５条裂缝、７条裂缝的应力场分析模型，分析多条裂缝压裂时裂缝尖端应力情况
１３８??数学的实践与认识??５０卷??５０?１００?１５０?２００?２５０??裂缝间距（ｍ）??图９不同间距裂缝应力值??５结论??１）随着裂缝条数增加，中间位實裂缝所受应力扰动增大，裂缝尖端应力集中值减小．由??于应力干扰现象，多条裂缝同时压裂不利于裂缝延伸扩展．??２）在一定范围内，单侧应力干扰时，随着裂缝长度增加，裂缝尖端应力值增大；双侧应力??干扰时，尖端应力值急剧下降，继续增加裂缝条数，应力值有所下降，但千扰变化情况不明显．??３）中间位置的裂缝应力干扰现象明显，两侧裂缝应力干扰情况较弱，且两侧裂缝应力值??明显髙Ｔ中间位置裂缝．多裂缝压裂时，两侧裂缝较中间裂缝容易扩展延仲，在方案设计时应??设计两侧的裂缝长度较长，中间裂缝长度较短．??４）裂缝间距较小时，应力干扰现象明显，随着裂缝间距增加，中间位置的裂缝尖端应力值??増加，两侧裂缝尖端应力值影响不明显．??参考文献??Ｈ邓燕，尹建，郭建春．水平井多段压裂皮力场计算新模型Ｗ．岩土力学，２０１５，?３６（３）：?６．６６（１??Ｍ陈铭，胥云，翁定为．水平井多段压裂多裂缝扩展形态计算方法［Ｊ］．籍石力学＊ＩＸ接学报，２０１６，?３５（Ｓ２）：??３９０６－３９１４．??［３］?Ｒｏｕｓｓｅｌ?Ｎ，?Ｓｈａｒｍａ?Ｍ．?Ｓｔｒａｔｅｇｉｅｓ?ｔｏ?Ｍｉｎｉｍｉｚｅ?Ｆｒａｃ?Ｓｐａｃｉｎｇ?Ａｎｄ?Ｓｔｉｍｕｌａｔｅ?Ｎａｔｕｒａｌ?Ｆｒａｃｔｕｒｅｓ?ｉｎ??Ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ?Ｃｏｍｐｌｅｔｉｏｎｓ?［Ｃ］，?２０１１．??［４］邵江，周德培，周应华，谢红强．含竖向裂缝的近水平层状岩体边坡的动力学分析［Ｊ］．?土木工程学报，??２００６（７）：
【参考文献】：
期刊论文
[1]水平井多段压裂多裂缝扩展形态计算方法[J]. 陈铭,胥云,翁定为. 岩石力学与工程学报. 2016(S2)
[2]水平井多段压裂应力场计算新模型[J]. 邓燕,尹建,郭建春. 岩土力学. 2015(03)
[3]含竖向裂缝的近水平层状岩体边坡的动力学分析[J]. 邵江,周德培,周应华,谢红强. 土木工程学报. 2006(07)
[4]裂纹尖端附近区域的应力应变场分析[J]. 张对红,刘锴,张静. 油气储运. 2001(09)
硕士论文
[1]脆性岩石裂纹尖端扩展状态的混沌动力学分析[D]. 吴子科.山东科技大学 2007
本文编号：3548117
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