干热岩径向井压裂裂缝起裂与扩展数值模拟

摘要

水力压裂是干热岩高效开发的核心，但存在裂缝单一、方向控制难和不易沟通注采井等难题。为此，提出径向井定向压裂新思路，旨在通过径向井应力重构作用诱导裂缝定向扩展，有效沟通注采井。基于离散格子法建立三维热-流-固耦合裂缝扩展数值模型，阐明干热岩径向井压裂和垂直井压裂裂缝起裂及扩展特征，厘清岩石温度、地应力差、压裂液注入排量和黏度对径向井引导裂缝定向扩展的影响规律。结果表明：径向井压裂裂缝形态受径向井井周重构应力场主导控制，沿径向井眼方向定向起裂与扩展；而垂直井压裂裂缝形态受原地应力场影响，主要沿最大主应力方向扩展。压裂液与岩石温差越大，热应力越强，利于形成“主裂缝+热应力裂缝”的复杂缝网，但径向井对裂缝的引导作用明显减弱；应力差异系数为0～0.4时，径向井井周应力重构区域大，利于形成多条定向扩展的主裂缝；增大压裂液注入排量和黏度会增强径向井对裂缝的引导作用，且裂缝复杂程度显著增大。

关键词

干热岩 / 径向井压裂 / 热流固耦合模型 / 热应力 / 裂缝扩展模式