致密砂礫巖壓裂裂縫遇礫擴展模式的數值模擬研究

張子麟，陳 勇，張全勝，李愛山，張潦源，李 明，黃 波

（中國石化勝利油田分公司石油工程技術研究院，山東東營257000）

水力壓裂是實現非常規油氣儲層增產的主要改造方法。當高壓液注入儲層時，儲層巖石破裂形成具有高導流能力的裂縫，實現油氣運移，使產量增加。因此，從20世紀40年代開始，水力壓裂逐漸成為油氣開發的常規增產技術。水力裂縫的數目、間距、形狀等裂縫特征和擴展規律息息相關，對油氣的產能有重要影響。油氣儲層的壓裂裂縫擴展規律和眾多因素相關，如儲層地應力、巖石力學性質（強度、滲透性、脆性等）、儲層非均質性（孔隙、天然裂縫、其他非均質構造）、壓裂液性質（黏度、濾失性等）和施工參數（排量、壓裂時間等）［1-7］。水力裂縫擴展規律的深入研究對致密砂礫巖儲層壓裂設計參數的優化十分重要。

采用數字圖像技術和有限元軟件RFPA（Rock Failure Process Analysis）相結合的數值模擬方法開展研究。基于韋伯分布統計模型，RFPA可以模擬巖石等非均質材料的力學行為。結合數字圖像技術，RFPA能夠依據砂礫巖圖像中不同的顏色來區分砂巖和礫巖，之后建立數值模型進行研究。首先進行致密砂礫巖水力壓裂的二維數值模擬分析，考慮地應力差和礫巖強度的影響，之后建立三維模型進行分析，重點研究礫巖分布方位、尺寸和軸比對水力裂縫擴展的影響，總結水力裂縫的擴展模式，并給出各種模式的發生條件。

1 RFPA數字圖像技術

數字圖像技術是通過運用電子手段對景象進行捕捉，然后轉換處理成可供數學描述的圖像的技術［8］。……