不同尺度巖體結構面對頁巖氣儲層水力壓裂裂縫擴展的影響*

趙海軍 馬鳳山 劉 港② 郭 捷 馮雪磊②

ZHAO Haijun① MA Fengshan① LIU Gang①② GUO Jie① FENG Xuelei①②

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不同尺度巖體結構面對頁巖氣儲層水力壓裂裂縫擴展的影響*

趙海軍①馬鳳山①劉 港①②郭 捷①馮雪磊①②

儲層巖體中的天然結構面對水力壓裂縫網改造具有重要的影響。本文采用真實破裂過程分析軟件RFPA2D-Flow，在考慮巖體非均質性和巖體滲流-應力-損傷破裂特性的基礎上，對不同尺度天然結構面影響的水力壓裂裂縫擴展與演化行為進行了模擬分析和討論，研究結果表明：(1)當水力裂縫遇天然非閉合裂隙時，在水力裂縫靠近非閉合裂隙區間形成拉張應力區，水力裂縫與區間非閉合裂隙間微元體累進性張拉破壞是導致水力裂縫與非閉合裂隙貫通的主要機制； (2)層理等優勢結構對水力壓裂裂縫擴展及縫網形態影響十分顯著，當最大主應力方向與層理面走向小角度相交時，層理結構面對水力裂隙的擴展起主要作用，當最大主應力方向與層理面走向大角度相交時，最大主壓應力與層理面共同對縫網擴展起主導作用，隨著優勢結構面的增多和差應力的增大，水力壓裂形成的縫網范圍和復雜性程度隨之增大； (3)儲層水力壓裂是一種局部范圍內的短暫動力擾動過程，盡管斷層的存在可以極大地影響水力裂縫的擴展模式，增大水力裂隙擴展高度，但相比于儲層埋深，水力壓裂對斷層封閉性的破壞范圍和斷層活動性的擾動程度十分有限。

頁巖氣 水力壓裂 結構面 斷層 裂縫網絡

ZHAO Haijun①MA Fengshan①LIU Gang①②GUO Jie①FENG Xuelei①②

0 引 言

頁巖氣是指以吸附、游離或溶解狀態賦存于泥頁巖地層中的天然氣，具有自生、自儲、吸附成藏等地質特點(Curtis， 2002；……