缝洞型碳酸盐岩储层水力裂缝扩展机制

摘要

碳酸盐岩储层包含大量的天然裂缝和孔洞,由于孔洞周围存在应力集中效应,缝洞型储层水力裂缝的扩展机制与常规储层具有显著区别。利用扩展有限元方法建立了数值模型,研究了缝洞型储层水力裂缝的扩展行为及其与孔洞之间的交互作用机制。仿真结果表明:孔洞的存在会造成水力裂缝发生偏转,较高的侧压力系数(不同方向地应力的比值)可增强天然孔洞的影响,从而增大水力裂缝的偏转程度;较低的地应力水平或较小的地应力差可减小这种影响,有助于水力裂缝朝着孔洞扩展;提高流体黏度或压裂液泵注排量也能够减弱孔洞对水力裂缝的影响;连接到孔洞的摩擦型天然裂缝会显著改变孔洞周围的应力分布,从而使水力裂缝发生显著偏离;研究还发现,与没有孔洞的情况相比,存在于两个相邻压裂段之间的孔洞会对应力场产生较大影响,从而形成不规则的扩展路径。研究成果可为缝洞型碳酸盐岩储层水力压裂方案设计提供理论支撑。