巖樣密實度對水力壓裂特征參數的影響研究*

高 強 曹 函③ 葉功勤 鄭 洪 林 飛

(①中南大學地球科學與信息物理學院，長沙 410083，中國) (②有色金屬成礦預測與地質環境監測教育部重點實驗室，長沙 410083，中國) (③吉林大學，國土資源部復雜條件鉆采技術重點實驗室，長春 130012，中國) (④湖南省水利水電勘測設計研究總院，長沙 410007，中國)

0 引 言

在油氣開采領域，水力壓裂工藝是通過向儲層注入壓裂液，利用產生的流體壓力和滲流作用使井筒周圍產生裂縫并擴展(楊秀夫等，1998；馬新仿等，2002；唐穎等，2011；李關訪等，2017)。流體壓力(王慧民，2013)一方面作用于鉆孔的表面，由最大周向應力理論(郭建春等，2015；張建光等，2018)可知，在注入的水壓達到巖層的破裂壓力時，巖層就會產生裂縫，裂縫在小于破裂壓力的拉張應力下進行擴展；另一方面，流體在與地層接觸時，由于巖層本身的吸附性及流體產生的動、靜水壓力會使得壓裂液滲入地層，因為地層本身比較復雜，僅僅使用流體力學無法充分地對裂縫擴展的機理進行解釋，因而這一過程中又包括滲流力學的相關內容(王媛等，2000；左羅等，2018)。為了研究水力壓裂流固耦合作用的機理，許多學者以地層本身的性質為著眼點進行了大量理論分析與試驗研究，如：楊海博等(2011)研究了致密儲層的微觀結構，Hirata et al. (1987)研究了巖石的分形理論，Shapiro et al. (2005)研究了應力作用下的巖石內部孔隙分布。另外，許多學者進行了致密儲層評價(陳江湛等，2017；Wu et al.，2018)和造縫機理的研究(李傳華等，2002；Stanchits et al.，2006；周健等，2007；趙海軍等，2016；Kumar et al.，2017；萬小樂等，2017；張博等，2018；郭靜蕓等，2018)，而針對流體與巖石基質的耦合作用多集中于研究因水力壓裂施工參數的改變引起的裂縫擴展，如：仝少凱等(2018)研究了不穩定流體注入的水力壓裂效果；……