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水平井水力裂缝起裂与延伸规律研究

张一鸣  
【摘要】:水平井拟体积切割压裂是低渗透储层提高泄油面积,提高产能的重要手段。水平井裂缝起裂与裂缝扩展是影响压裂效果的关键,给出水平井拟体积切割压裂裂缝起裂与扩展的主要影响因素及影响规律,对提高低渗透储层的压裂效果具有重要意义。 本文以大庆外围油田岩石为试验对象,通过现场取芯并制成试件进行了岩石力学性能参数测定,给出了储层岩石力学参数随自然伽马值变化规律,为数值模拟奠定基础。 在考虑岩石材料非线性影响以及流固耦合效应的条件下,建立了水平井射孔地应力力学模型,并采用数值模拟方法进行计算,获得了低渗透油层在改造不同阶段对地应力的累积影响,通过最大拉应力准则,给出了水平井裂缝的起裂压力,并用于实际井计算,起裂压力误差率为5.7%,证明了模型建立的合理性。在此基础上,分析了水平井井筒方位角、完井方式、射孔方式、射孔参数对起裂压力的影响。 以水平井射孔地应力力学模型为基础,结合损伤理论,采用预设裂缝的方法,将裂缝单元嵌入到地应力模型中,建立了多裂缝扩展力学模型,采用牛顿法、载荷增量法以及线性搜索法进行计算求解,实现了水平井多裂缝延伸状态的模拟。将该方法用于现场实际井进行验证,证明了方法的合理性,依次分析簇间距、脆性指数、水平地应力对多裂缝扩展形态影响,结果表明,根据储层岩石的特性,选择合理的簇间距,可实现储层的有效动用。 本文通过建立水平井裂缝起裂与扩展的有限元分析并总结出规律,为低渗透薄差储层水平井水力压裂设计提供了理论支撑,这对低渗透储层的拟体积切割压裂技术具有较好的指导意义。


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