页岩气储层四维地应力演化及加密井复杂裂缝扩展研究进展

• 作者: 朱海燕 宋宇家 唐煊赫
• 来源期刊: 石油科学通报
• 关键词: 页岩气藏 渗流—地质力学耦合 四维地应力演化 复杂裂缝扩展 地质工程一体化
• 年，卷（期）: 2021,（3）
• 页码范围: 396-416
• 页数: 21页
• 语种: 中文
• DOI: 10.3969/j.issn.2096-1693.2021.03.032

摘要

油气藏流体运移及地层岩石形变贯穿油气开发始终,是油气开发的核心科学问题.页岩储层天然裂缝发育、地层流体流动机理多样、岩石力学参数呈现非均质性和各向异性等特征,致使页岩气储层气藏渗流—地质力学耦合问题异常复杂.页岩气井生产过程中井筒周围储层产生不同程度的压降,扰动压降区的原地应力,储层应力随开采时间不断演化,即四维动态地应力.准确预测页岩气储层四维动态地应力场是页岩气加密井压裂和重复压裂设计的前提.因此,本文系统总结了油气藏渗流—地质力学耦合及加密井裂缝扩展的数值模拟方法,深入讨论了页岩气藏多场耦合模拟进展和最新研究成果.目前油气藏渗流—地质力学耦合模型多种多样,按照耦合求解形式可划分为全耦合、顺序耦合、单向耦合及拟耦合,通过一种或多种软件结合实现复杂的耦合计算,但各类计算方法的计算时效性及适用性存在差异.由于页岩储层地质特征复杂,目前四维地应力演化模型在传统模型基础上进行了改进,其主要为基于全耦合方法的连续介质模型和离散裂缝模型,以及迭代耦合模型.页岩气开发过程中,三向地应力随孔隙压力的减小而降低,应力方向也会随之发生偏转.相对于连续介质,裂缝会影响储层地应力分布规律和变化趋势.这种地应力状态演化会使加密井裂缝扩展发生偏转及产生"Frac-hit"现象,并引起"微地震屏障"效应.页岩气藏开发过程中的储层渗流—地质力学耦合及裂缝扩展研究是多物理场、多维度、多尺度的耦合问题,本文建议深入研究地质工程一体化的解决方案,开展四维地应力演化条件下页岩气藏水平井重复压裂及加密井压裂过程中复杂裂缝扩展机理研究、页岩气储层立体化开发复杂裂缝空间干扰机理研究、重复压裂及加密井压裂时间优化研究,以及水平井压裂套管损伤机理研究等,为我国页岩气藏的持续高效开发提供理论支撑.