多孔眼裂縫競爭起裂與擴展數(shù)值模擬
發(fā)布時間：2020-12-16 15:21
射孔是水力壓裂作業(yè)成功實施的關鍵因素之一,射孔參數(shù)研究對于儲層改造、油氣開采具有重要意義。基于全局嵌入黏聚區(qū)域模型(Cohesive Zone Model),建立了模擬多孔眼裂縫起裂、擴展的有限元模型。模型把儲層考慮為致密、低滲透性的孔彈性介質,耦合了裂縫中流體流動與地質應力間的相互作用。KGD解析解與模擬結果保持吻合,驗證了黏聚區(qū)域模型的準確性。研究結果表明多孔眼起裂會表現(xiàn)出4種競爭起裂模式:第一,初期就起裂并維持張開;第二,孔眼張開但未曾起裂;第三,初期起裂擴展后又閉合;第四,初期未起裂中后期才起裂。隨著射孔密度的增加,孔眼的起裂率和平均破裂壓力逐漸降低,近井筒區(qū)域裂縫復雜度增加。隨著排量與黏度的增加,孔眼的初始起裂率、形成的主裂縫以及微裂縫數(shù)量都呈增加的趨勢,水平應力差的影響則與之相反。多個射孔孔眼存在時,裂縫通過合并或閉合的方式呈現(xiàn)出由復雜到簡單的變化,裂縫數(shù)量表現(xiàn)出由多到少的變化,最終形成以2～4條主裂縫為主(按孔眼起裂形成的主縫數(shù)進行統(tǒng)計),微裂縫為輔的擴展模式。
【文章來源】：天然氣地球科學. 2020年10期 北大核心
【文章頁數(shù)】：12 頁
【部分圖文】：
0 5個實例在不同時刻的裂縫數(shù)量（基于孔眼底部的裂縫擴展情況進行統(tǒng)計）
在壓裂過程中，排量、黏度、應力差對多孔眼裂縫起裂以及擴展也具有重要影響�；诶�4，圖12—圖14分別是在不同排量、不同壓裂液黏度以及不同應力差條件下每個孔眼的起裂與擴展情況，并把不同時刻的情況進行了對比。為了便于分析，生成的主裂縫被標注為紅色，伴生微裂縫則被標注為藍色。從圖12可以分析出，在2 s以及20 s時，隨著排量的增加，孔眼的初始起裂率、主裂縫以及微裂縫數(shù)量都呈增加的趨勢。這是因為在短時間內排量越大相對濾失量越小，裂縫內流體累積量越大，流體的造縫效率越高。圖13則表明壓裂液粘度與排量對孔眼初始起裂率、主裂縫以及微裂縫數(shù)量有著類似的影響趨勢。導致這種結果的原因是由于黏度的增加，流體濾失量減小，流體造縫能力更強，所以裂縫數(shù)量增加。雖然黏度增加可以增加近井筒附近裂縫數(shù)量，但是裂縫深穿透性將降低，裂縫的波及范圍也將減小。分析圖14可知，隨著應力差的增加，孔眼的初始起裂率、主裂縫以及微裂縫數(shù)量逐漸減小。當應力增加到6 MPa，注入時間為20 s時，微裂縫與主裂縫數(shù)量都顯著減少；而當應力增加到9 MPa，注入時間為20 s時，微裂縫已經不存在，僅存2條主裂縫。可以看出應力差對裂縫起裂與擴展有著顯著的影響。對比不同時刻的裂縫擴展情況，可知相比于注入初期（2 s），壓裂到20 s時，受應力陰影的影響導致多數(shù)微裂縫閉合或者合并，總的裂縫數(shù)量逐漸減少，最終形成2～4條明顯非對稱主裂縫與微裂縫伴生的擴展模式。圖1 2 排量對多孔眼裂縫起裂與擴展的影響
2 排量對多孔眼裂縫起裂與擴展的影響
【參考文獻】：
期刊論文
[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]基于黏聚型裂紋本構關系的煤巖水力壓裂韌性破壞模型[J]. 梁衛(wèi)國,楊健鋒,廉浩杰,王志勇,沈文豪. 煤炭學報. 2019(01)
[3]基于零厚度黏聚力單元的水力壓裂裂隙空間分布影響分析[J]. 劉泉聲,甘亮,吳志軍,周原. 煤炭學報. 2018(S2)
[4]頁巖氣水平井增產改造體積評價模型及其應用[J]. 任嵐,林然,趙金洲,榮莽,陳建達. 天然氣工業(yè). 2018(08)
[5]基于結構弱面及縫間干擾的頁巖縫網壓裂技術[J]. 尚校森,丁云宏,楊立峰,盧擁軍,鄢雪梅,王永輝. 天然氣地球科學. 2016(10)
[6]基于ABAQUS平臺的水力裂縫擴展有限元模擬研究[J]. 龔迪光,曲占慶,李建雄,曲冠政,曹彥超,郭天魁. 巖土力學. 2016(05)
[7]水力壓裂中的應力陰影效應與數(shù)值計算[J]. 王宇,李曉,王金波,鄭博,張搏,趙志恒. 天然氣地球科學. 2015(10)
[8]考慮解吸擴散的頁巖氣藏氣水兩相壓裂數(shù)值模擬[J]. 趙金洲,周蓮蓮,馬建軍,李勇明. 天然氣地球科學. 2015(09)
[9]復雜水力裂縫網絡延伸規(guī)律研究進展[J]. 趙立強,劉飛,王佩珊,劉平禮,羅志鋒,李年銀. 石油與天然氣地質. 2014(04)
[10]國內外微地震監(jiān)測技術綜述[J]. 趙博雄,王忠仁,劉瑞,雷立群. 地球物理學進展. 2014(04)
本文編號：2920374
【文章來源】：天然氣地球科學. 2020年10期 北大核心
【文章頁數(shù)】：12 頁
【部分圖文】：
0 5個實例在不同時刻的裂縫數(shù)量（基于孔眼底部的裂縫擴展情況進行統(tǒng)計）
在壓裂過程中，排量、黏度、應力差對多孔眼裂縫起裂以及擴展也具有重要影響�；诶�4，圖12—圖14分別是在不同排量、不同壓裂液黏度以及不同應力差條件下每個孔眼的起裂與擴展情況，并把不同時刻的情況進行了對比。為了便于分析，生成的主裂縫被標注為紅色，伴生微裂縫則被標注為藍色。從圖12可以分析出，在2 s以及20 s時，隨著排量的增加，孔眼的初始起裂率、主裂縫以及微裂縫數(shù)量都呈增加的趨勢。這是因為在短時間內排量越大相對濾失量越小，裂縫內流體累積量越大，流體的造縫效率越高。圖13則表明壓裂液粘度與排量對孔眼初始起裂率、主裂縫以及微裂縫數(shù)量有著類似的影響趨勢。導致這種結果的原因是由于黏度的增加，流體濾失量減小，流體造縫能力更強，所以裂縫數(shù)量增加。雖然黏度增加可以增加近井筒附近裂縫數(shù)量，但是裂縫深穿透性將降低，裂縫的波及范圍也將減小。分析圖14可知，隨著應力差的增加，孔眼的初始起裂率、主裂縫以及微裂縫數(shù)量逐漸減小。當應力增加到6 MPa，注入時間為20 s時，微裂縫與主裂縫數(shù)量都顯著減少；而當應力增加到9 MPa，注入時間為20 s時，微裂縫已經不存在，僅存2條主裂縫。可以看出應力差對裂縫起裂與擴展有著顯著的影響。對比不同時刻的裂縫擴展情況，可知相比于注入初期（2 s），壓裂到20 s時，受應力陰影的影響導致多數(shù)微裂縫閉合或者合并，總的裂縫數(shù)量逐漸減少，最終形成2～4條明顯非對稱主裂縫與微裂縫伴生的擴展模式。圖1 2 排量對多孔眼裂縫起裂與擴展的影響
2 排量對多孔眼裂縫起裂與擴展的影響
【參考文獻】：
期刊論文
[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]基于黏聚型裂紋本構關系的煤巖水力壓裂韌性破壞模型[J]. 梁衛(wèi)國,楊健鋒,廉浩杰,王志勇,沈文豪. 煤炭學報. 2019(01)
[3]基于零厚度黏聚力單元的水力壓裂裂隙空間分布影響分析[J]. 劉泉聲,甘亮,吳志軍,周原. 煤炭學報. 2018(S2)
[4]頁巖氣水平井增產改造體積評價模型及其應用[J]. 任嵐,林然,趙金洲,榮莽,陳建達. 天然氣工業(yè). 2018(08)
[5]基于結構弱面及縫間干擾的頁巖縫網壓裂技術[J]. 尚校森,丁云宏,楊立峰,盧擁軍,鄢雪梅,王永輝. 天然氣地球科學. 2016(10)
[6]基于ABAQUS平臺的水力裂縫擴展有限元模擬研究[J]. 龔迪光,曲占慶,李建雄,曲冠政,曹彥超,郭天魁. 巖土力學. 2016(05)
[7]水力壓裂中的應力陰影效應與數(shù)值計算[J]. 王宇,李曉,王金波,鄭博,張搏,趙志恒. 天然氣地球科學. 2015(10)
[8]考慮解吸擴散的頁巖氣藏氣水兩相壓裂數(shù)值模擬[J]. 趙金洲,周蓮蓮,馬建軍,李勇明. 天然氣地球科學. 2015(09)
[9]復雜水力裂縫網絡延伸規(guī)律研究進展[J]. 趙立強,劉飛,王佩珊,劉平禮,羅志鋒,李年銀. 石油與天然氣地質. 2014(04)
[10]國內外微地震監(jiān)測技術綜述[J]. 趙博雄,王忠仁,劉瑞,雷立群. 地球物理學進展. 2014(04)
本文編號：2920374
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