考慮非均質(zhì)性的致密儲(chǔ)層改造效果評(píng)價(jià)

郭 昊，魏 旭，張永平，王海濤，鄧大偉，朱興旺

（1.東北石油大學(xué)石油工程學(xué)院，黑龍江大慶163318；2.中國(guó)石油大慶油田有限責(zé)任公司采油工程研究院，黑龍江大慶163454）

致密儲(chǔ)層的低滲透特性使其無(wú)法在鉆完井之 后直接投入生產(chǎn)［1］，需要采取適當(dāng)?shù)脑霎a(chǎn)措施。提升水平井鉆井技術(shù)［2］以及采取水力壓裂增產(chǎn)措施是提升該類儲(chǔ)層產(chǎn)能的重要方法［3-8］，有必要對(duì)其進(jìn)行深入研究。水力壓裂技術(shù)的研究方法主要包括3方面：理論研究、實(shí)驗(yàn)研究以及數(shù)值模擬研究。較常見(jiàn)的數(shù)值模擬方法包括邊界元法、有限元法、有限差分法以及離散元法等。CHEN等［9］應(yīng)用有限差分法解決斷裂力學(xué)問(wèn)題。有限元法也能夠解決裂縫問(wèn)題，許多基于有限元的方法已被開(kāi)發(fā)用于解決這類問(wèn)題，例如具有自適應(yīng)網(wǎng)格的常規(guī)有限元法［10］、粘結(jié)單元法［11］、節(jié)點(diǎn)力釋放法、嵌入式不連續(xù)法［12］和擴(kuò)展有限單元法等［13］。這些方法主要是將裂縫模型嵌入網(wǎng)格中，但在處理裂縫延伸時(shí)有很大難度。因?yàn)槌Ｒ?guī)有限元法不能描述單元內(nèi)的不連續(xù)表面，裂縫必須沿著單元邊界或給定的路徑延伸，在一定程度上限制了裂縫的延伸。這些數(shù)值模擬方法有個(gè)共同點(diǎn)，就是需要?jiǎng)澐志W(wǎng)格。但在求解過(guò)程中的網(wǎng)格變形、沙漏效應(yīng)嚴(yán)重影響計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確性。

物質(zhì)點(diǎn)法（MPM）是一種無(wú)網(wǎng)格數(shù)值模擬法，用來(lái)解決動(dòng)態(tài)固體力學(xué)問(wèn)題。它可以用來(lái)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的動(dòng)態(tài)有限元法。在MPM中，將材料離散為一組質(zhì)點(diǎn)。背景網(wǎng)格與質(zhì)點(diǎn)相關(guān)聯(lián)，由網(wǎng)格控制邊界條件，背景網(wǎng)格只是作為計(jì)算工具，質(zhì)點(diǎn)信息與背景關(guān)聯(lián)，在每一個(gè)時(shí)間步長(zhǎng)內(nèi)求解動(dòng)量方程。……