CG论文速递:多因素耦合作用下碳酸盐岩缝洞型储层中压裂裂缝扩展规律研究

2023-01-27 18:44 乔江美
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课题组和美国伯克利国家实验室合作研发了深部储层变形和破裂仿真软件AiFrac-TOUGH,为缝洞型储层循缝找洞压裂施工设计提供了关键技术支持。

在深层及超深层缝洞型碳酸盐岩储层中,溶洞是油气的主要储集空间,压裂裂缝受地应力控制主要沿水平最大地应力方向扩展并沟通该方向上的溶洞,其他方向的溶洞无法与井眼连通,导致井周储量动用程度低。循缝找洞储层改造技术利用碳酸盐岩储层伴生缝洞发育的特点形成相互连通的人工裂缝通道,沟通不同方向的多个溶洞,减少地应力对压裂裂缝形态的影响。本文基于AiFrac-TOUGH数值仿真,揭示了天然节理、天然溶洞、三维地应力和注水压力对压裂裂缝扩展的影响规律,解决了复杂储层地质条件和施工方案下三维压裂裂缝扩展形态控制的关键科学问题。

主要得出以下结论:

(1)天然节理对压裂裂缝扩展方向有显著的引导作用。如图1所示,天然裂缝走向决定了能够沟通的天然溶洞方位。

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无节理

节理走向角度45±5°

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节理走向角度135±5°

两组交叉节理

图1 天然节理对压裂裂缝扩展的影响

(2)三维高地应力作用下压裂裂缝显著向水平最大地应力方向转向和扩展。

(3)随着溶洞内压增大,天然溶洞对压裂裂缝的吸引作用也随之增强。值得注意的是,塔河油藏中溶洞初始内压为储层基质孔隙压力的0.9-1.1倍。因此,相比于天然节理和三维地应力场,天然溶洞内压对压裂裂缝的影响较弱。

(4)随着注水压力的增加,压裂裂缝更倾向于直线扩展,压裂裂缝的曲折度降低。

(5)如图2所示,AiFrac-TOUGH能有效预测多因素耦合作用下压裂裂缝的三维扩展形态,为充分利用缝洞型储层地质条件和优化施工参数提供了理论和软件支持。


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图2 多因素耦合作用下三维压裂裂缝的扩展


J.M. Qiao,X.H. Tang*, M.S. Hu, J. Rutqvist, Z.Y. Liu, 2022, The hydraulic fracturing with multiple influencing factors in carbonate fracture-cavity reservoirs, Computers and Geotechnics, 147, https://doi.org/10.1016/j.compgeo.2022.104773


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