天然裂縫對頁巖儲層水力裂縫擴展影響數(shù)值模擬研究

沈永星，馮增朝，周 動,2 ，馬玉林

(1.太原理工大學(xué) 原位改性采礦教育部重點實驗室， 山西 太原 030024；2.太原理工大學(xué) 安全與應(yīng)急管理工程學(xué)院，山西 太原 030024；3.遼寧工程技術(shù)大學(xué) 力學(xué)與工程學(xué)院，遼寧 阜新 123000)

0 引 言

水力壓裂作為一種非常規(guī)油氣藏的增產(chǎn)技術(shù)，已經(jīng)廣泛應(yīng)用在頁巖氣開采中[1]。頁巖儲層為低滲透儲層，通過水力壓裂產(chǎn)生大量裂縫，以改造頁巖儲層滲透性實現(xiàn)增產(chǎn)[2]。地質(zhì)調(diào)查與現(xiàn)場研究發(fā)現(xiàn)頁巖儲層中存在較多的天然裂縫，會影響水力壓裂裂縫的擴展路徑，繼而對裂縫內(nèi)壓裂液和支撐劑的流動產(chǎn)生影響[3-5]。因此考慮天然裂縫影響下的頁巖水力壓裂數(shù)值模擬工作對頁巖氣的增產(chǎn)開發(fā)具有重要意義[6]。

許多學(xué)者通過試驗手段研究了壓裂裂縫的擴展規(guī)律[7-8]。文獻[9-10]通過室內(nèi)試驗和理論分析總結(jié)了水力裂縫與天然裂縫相互作用準(zhǔn)則，提出了水力裂縫貫穿天然裂縫的條件。認(rèn)為水力裂縫與天然裂縫相交作用表現(xiàn)為：水力裂縫的穿越、天然裂縫的張開與水力裂縫的阻止3種行為。朱寶存等[11]利用有限元方法分析了地應(yīng)力、天然裂縫對煤巖水力壓裂起裂壓力的影響。KHOEI等[12]基于擴展有限元方法利用力學(xué)響應(yīng)模擬了水力裂縫與天然裂縫交點的關(guān)系。DAHI 等[13]提出了一種基于豐富節(jié)點的數(shù)值模型，研究了不滲透介質(zhì)中水力裂縫被天然裂縫阻止情況下的裂縫交叉點關(guān)系。KESHAVARZI等[14]假設(shè)水力裂縫中保持恒定、均勻的凈壓力，研究了水力裂縫與天然裂縫之間的相互作用。……