考虑复杂应力分布的数值缝宽计算模型及其应用

摘要

缝宽的预测精度,对于裂缝延伸模拟和压后产能评价具有显著影响。但目前的缝宽计算方法都对裂缝壁面的应力分布情况进行了简化,不能真正有效地利用现场实测数据,对动态缝宽的预测也不一定准确。基于经典模型的缺陷,建立了可以考虑任意复杂应力分布的数值缝宽计算模型,该模型首先将原始的复杂分布应力离散成多个矩形均匀分布应力,再通过叠加原理得到缝宽表达式。经解析解对比验证,数值缝宽模型的计算精度随着离散单元个数的增加而提高,具有很高的实用价值。地应力扰动分析显示,随着地应力的波动幅度增加、频率降低,经典简化模型的计算结果与实际缝宽的偏差逐渐增大;当地应力波动的频率很高时,缝宽会出现明显的震荡,极大地增加缝内流动摩阻。将该模型应用于现场实例中,模拟输出的缝宽会在高应力夹层处出现明显的颈缩现象,在进行该类储层的施工时,应该通过加大前置液用量或者增加排量等方式来提高净压力,以保证支撑剂的铺置效率。裂缝三维延伸的模拟结果显示,当地应力存在严重波动时,需要考虑裂缝壁面粗糙度对缝高的抑制作用。