深部页岩储层压裂裂缝扩展均匀性研究

摘要

深部页岩气资源量巨大，加快深部页岩气勘探开发力度，对助力实现双碳目标具有重要意义。密切割水力压裂是实现深部页岩气规模开发的重要增产措施。但在密集布缝的同时可能出现部分射孔簇扩展受限的现象。因此确定合理的布缝间距形成均匀且密集的裂缝对提高油气产量、降低成本尤为重要。为探究深部裂缝性页岩储层压裂裂缝扩展的均匀性，结合位移不连续法和拟三维裂缝模型建立了考虑天然裂缝影响的多层水力压裂模型，并引入Broyden迭代计算方法提出了流固耦合多裂缝模型高效解法。模拟分析了水平应力差和施工参数对多簇裂缝形态和裂缝扩展均匀性的影响。研究结果表明：Broyden迭代比牛顿迭代计算效率更高。深部页岩储层在高应力差（10 MPa）条件下，水力裂缝难以发生转向；簇间距并非越密越好，当簇间距增加至8 m时可显著提升各簇裂缝进液均匀性；适当提升压裂液黏度（>20 mPa·s）和施工排量（>16 m³/min）有利于裂缝密集且均匀地扩展。该研究成果可为我国深部页岩压裂工艺优化提供理论支撑。

关键词

深部页岩 / 裂缝性储层 / 密切割压裂 / 裂缝均匀性 / 裂缝形态 / 数值模拟