水力压裂过程中射孔冲蚀效应的数值模拟研究

袁传澳; 聂嘉龙; 龙恭博; 丁后龙; 张巍瀚; 王萌飞; 彭梓毅; 王星智

doi:10.19843/j.cnki.CN42-1779/TQ.202308005

武汉工程大学学报 ›› 2024, Vol. 46 ›› Issue (1) : 72 -78. DOI: 10.19843/j.cnki.CN42-1779/TQ.202308005

水力压裂过程中射孔冲蚀效应的数值模拟研究

袁传澳, 聂嘉龙, 龙恭博, 丁后龙, 张巍瀚, 王萌飞, 彭梓毅, 王星智

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摘要

针对水力压裂过程中射孔冲蚀效应使得射孔簇处射孔数目难以确定的问题，使用FrackOptima全三维水力压裂软件和前期研究建立的射孔冲蚀模型建立算例。通过边界元进行网格离散，使用时间步长算法进行流固耦合数值模拟，定量研究射孔冲蚀效应对裂缝最终形态、压裂液流量分布、射孔摩阻、射孔直径、流量系数、井底压力这6个压裂结果参数的影响规律。研究结果表明：传统非限流压裂过程中射孔摩阻的值和射孔冲蚀导致的摩阻瞬时动态变化较小，因此可以忽略射孔冲蚀效应；而在使用同时多簇限流压裂方法开发非常规油气的过程中，射孔摩阻的值较大且射孔冲蚀导致的摩阻瞬时动态变化较明显，所以必须考虑射孔冲蚀效应。在算例参数条件下，选取8孔/簇可以获得较合适的射孔摩阻，从而较好地平衡应力阴影效应，获得较均匀的多条裂缝发育；同时，确保井底压力在实际压裂安全范围内。