碳酸岩储层水力裂缝方向预测仿真研究

摘要

碳酸盐岩储层天然裂缝发育,当水力压裂人造裂缝与天然裂缝相遇时,裂缝扩展方向可能发生改变,而常规裂缝扩展仿真中裂缝扩展多基于平面扩展,无法研究裂缝转向问题.针对碳酸盐岩储层压裂过程中主裂缝遇到天然裂缝后的裂缝扩展方向问题,利用扩展有限元和常规有限元的接触算法,编制扩展有限元的UEL用户子程序嵌入ABAQUS平台,并结合塔河碳酸盐岩储层参数,进行碳酸盐岩储层的方向预测仿真.仿真结果表明,水力裂缝遇到天然裂缝后是否转向取决于水平主应力差值的大小,存在一个发生转向的极限值.对于塔河储层算例,极限值为8MPa,当储层水平主应力差高于8MPa时,水力裂缝直接穿过天然裂缝,不发生转向;当低于8MPa时,水力裂缝遇天然裂缝后发生转向,沿天然裂缝扩展,且缝宽减小.水力裂缝沿天然裂缝扩展后是否发生二次转向取决于水平主应力差与极限值差值的大小.当水平主应力差较大时(5MPa),在天然裂缝尖端将发生二次转向,裂缝宽度进一步降低;当水平主应力差较小时(2MPa),将不发生二次转向,裂缝沿天然裂缝方向继续扩展.研究结果为解决裂缝的非平面扩展做出了有益探索,为裂缝性油藏的水力裂缝扩展仿真提供了支撑.