考虑隔层效应的水力裂缝与天然裂缝相交模拟

摘要

目前,水力压裂是开采页岩油气的关键性技术。压裂缝扩展过程中会遇天然裂缝,遇天然裂缝后的压裂缝扩展特征对压裂缝网形成有明显影响,从而影响最终压裂改造效果,因此,需要针对压裂缝遇天然裂缝开展研究。基于ABAQUS软件,考虑裂缝扩展形式及张性破坏,模拟在隔层效应下的二维水力裂缝与天然裂缝相交过程,并考虑不同应力差、相交角度、储隔层应力差以及储隔层弹性模量差对水力裂缝行为的影响。模拟结果表明,在隔层效应下,裂缝的破裂程度和开启效果会更好,且随着应力差的增加,天然裂缝的开启效果越差,直至水力裂缝穿过天然裂缝。当相交角度较小时,隔层效应对裂缝扩展路径没有影响,天然裂缝仅开启上部分,裂缝的张开程度更好,随着相交角度的增加,天然裂缝的开启效果更好,当相交角度为90°时,水力裂缝直接穿过天然裂缝。随着储隔层间应力差的增加,相交点处孔隙压力增大,天然裂缝开启的效果越好,当层间应力差超过某一值时,水力裂缝将穿过天然裂缝。储隔层间弹性模量差越大,地层抗扰动性越强,相交点处孔隙压力越大,两者相互作用下决定了裂缝的扩展行为,当层间弹性模量差较小或较大时,天然裂缝的开启效果更好。