砂泥岩储层水力裂缝穿层规律数值模拟

摘要

水力压裂是实现页岩气高效开发的主要技术之一，而层理面是影响水力裂缝三维几何形态展布的关键因素。目前国内外学者已经探究了页岩储层层理面对水力裂缝纵向扩展的影响，但是对砂泥岩互层条件下水力裂缝纵向扩展规律缺乏认识。基于线弹性断裂力学理论，构建了耦合应力-损伤-滤失的多层理水力压裂裂缝扩展模型，并分析了储层应力场变化、地层倾角和层理面抗张强度对水力裂缝纵向扩展的影响。对比微地震监测结果，该模型的准确率可达95%以上。模拟结果表明，水力裂缝在贯穿砂泥岩层理面过程中的扩展动态可划分为三个阶段，储层应力场变化、地层倾角和层理面抗张强度决定了第三阶段水力裂缝的延伸方向；低应力差和低地层倾角储层有利于层理面开启，高应力差和高地层倾角储层有利于水力裂缝纵向扩展；随着层理面抗张强度的降低，层理面开启程度也随之增加，主要是由于层理面抗张强度越低，打开层理面耗费能量越小。

关键词

砂泥岩互层 / 层理面 / 垂向应力 / 地层倾角 / 相互作用 / 水力压裂

基金资助

国家自然科学基金“多种通讯约束下网络化智能系统的性能分析与优化设计”（62173049）