基于BEM的水力裂缝起裂与扩展数值模拟

摘要

水力压裂是对低渗透油气田进行储层改造的重要技术,现已在国内外得到广泛应用.但井壁上原有的裂缝会造成水力裂缝在近井筒区域发生转向,诱发提前脱砂、砂堵等现象,甚至导致压裂作业失败.本文以边界元方法、流体力学为理论依据,考虑了近井筒处裂缝的转向行为,建立了含裂缝的井壁起裂及水力裂缝扩展的流固耦合模型.研究发现:当压裂液黏度较小时,裂缝迅速转向至垂直于最小水平主应力的方向;随着黏度的逐渐增大,井底注入压力不断升高,裂缝转向半径亦逐渐增大;压裂液排量对井壁裂缝延伸的影响和黏度对其的影响相似;井壁上原有裂缝的长度对井壁破裂压力有着显著的影响,其长度越长,井壁破裂压力越小;随着水平主应力差值的增大,裂缝的延伸路径会发生明显的转变,所需的延伸压力不断增大;井壁原有裂缝与最大水平主应力方向间的夹角越小,所需的破裂压力及延伸压力也越小.