薄互层油藏水力裂缝扩展规律研究

摘要

薄互层油藏砂泥岩交互,油层厚度0.5-2米不等。水力裂缝无论是在缝高方向的扩展还是在缝长方向的扩展和常规油藏有着明显的差异,更具有复杂性,施工风险大,难度高,而裂缝扩展的形态和支撑剂的铺置对油层的增产效果举足轻重,甚为重要,因而有必要针对薄互层油藏特点研究薄互层油藏水力裂缝的扩展规律。
　　 本文首先进行了岩石力学参数由动态向静态的转换,既保证了计算的准确性又保证了计算的简便性;然后在岩石力学参数的基础上进行了分层地应力的计算,获得了分层地应力模型和井壁处的应力分布模型,建立了裸眼井和套管井起裂压力、起裂角、起裂方位的优选方法;将无限大地层有限尺寸裂缝模型和匀速两翼扩展裂缝模型推导所得的动态应力强度因子应用到岩石破裂准则当中,对裂缝扩展真三维模型加以改进,从而使模拟结果更加符合水力压裂实际;薄互层油藏水力裂缝高度方向扩展在遇到砂泥岩界面时会出现多种复杂扩展现象,针对于此,引用界面韧性指数,研究计算了滑移裂缝、二次裂缝、偏转裂缝的缝尖应力场,建立了偏转裂缝偏转角的计算方法;以真三维模型为基础,采用伽辽金法建立泛函,获得了真三维模型的有限元模型,研究开发了三角网格的划分和推进技术,实现了水力裂缝的真三维模拟;最后以胜利油田一口实例压裂井为例,分别采用自编程序和国外商业软件GOHFER进行压裂模拟,将模拟结果与微破裂影像裂缝监测结果对比,进行了自编程序的运行评价。研究表明,岩石力学参数由动态转换为静态之后,计算所得的应力剖面发生明显变化。没有考虑界面影响之前,不同条件下裂缝初始扩展方向相同;考虑界面影响之后,裂缝内流动压力越大,偏转幅度越大。采用动态应力强度因子和有限元分析所取得的裂缝扩展模拟结果中缝高与监测结果更为接近,支撑缝长也比GOHFER略有优势,原因就在于动态应力强度因子更切合实际,有限元分析也比有限差分更为精确。