脆性岩石多裂缝干扰扩展机理研究

• 作者: 钟权 罗攀登 罗天雨
• 来源期刊: 海洋技术学报
• 关键词: 海洋油气 体积压裂 Ⅰ-Ⅱ型复合裂缝 同轴多裂缝 起裂准则
• 年，卷（期）: 2023,（5）
• 所属期刊栏目: 研究论文
• 页码范围: 102-110
• 页数: 8页
• 分类号: TE329,TE355
• 语种: 中文
• DOI: 10.3969/j.issn.1003-2029.2022.05.011

摘要

海洋中赋存有丰富的页岩油，由于这类储层岩性致密，需要采用体积压裂技术提高产能，而研究体积压裂过程中岩体内多个天然裂缝的扩展规律及其影响因素对于裂缝网络的形成至关重要。在水力压裂主裂缝壁面上及主裂缝两侧脆性岩体的水平切面上，当存在多条同轴天然裂缝时，影响天然裂缝起裂方向及起裂条件的因素较多。因此需要在线弹性断裂力学理论的基础上，运用最大周向拉应变及平面应变理论，建立受远场地应力作用及裂缝面受水压力作用下的理论模型。根据模拟结果，在主裂缝壁面上，随着垂向应力差异系数增加，天然裂缝最小起裂净压力减小，起裂角度增加，因此天然裂缝的扩展与垂向应力的大小有重要关系，垂向压力越小则越利于形成缝网。与有一定倾斜角度的裂缝相比，垂向天然裂缝容易破裂扩展。当天然裂缝的条数增加，天然裂缝的最小起裂净压力降低，有利于形成主裂缝壁面上的裂缝网络，达到体积压裂的效果。在主裂缝两侧岩体的水平切面上，天然裂缝与最小主应力方向的夹角越大，则对应破裂压力越小，且不需要较大的缝内压力（小于最小主应力）即可破裂。存在多条裂缝时，目标裂缝张性破裂的缝内压力均降低。上述模型及应用模拟揭示了脆性岩石在水力压裂过程中，主裂缝壁面岩体中形成复杂裂缝网络的内在机理。