射孔模式对水力压裂裂缝起裂与扩展的影响机制研究

作     者：付海峰 黄刘科 张丰收 胥云 才博 梁天成 王欣 FU Haifeng;HUANG Liuke;ZHANG Fengshou;XUYun;CAI Bo;LIANG Tiancheng;WANG Xin

作者机构：中国石油集团科学技术研究院河北廊坊065007 中国石油油气藏改造重点实验室河北廊坊065007 同济大学岩土与地下工程教育部重点实验室上海200092 同济大学土木工程学院上海200092 中国科学院武汉岩土力学研究所岩土力学与工程国家重点实验室湖北武汉430071 

出 版 物：《岩石力学与工程学报》 (Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering)

年 卷 期：2021年第40卷第S02期

页      面：3163-3173页

核心收录：

学科分类：08[工学] 080104[工学-工程力学] 0815[工学-水利工程] 0801[工学-力学（可授工学、理学学位）] 

基　　金：国家自然科学基金资助项目(42002271,42077247) 中国科学院武汉岩土力学研究所岩土力学与工程国家重点实验室开放基金课题(Z020009) 

主　　题：岩石力学 水力压裂 射孔 大尺度物模实验 离散格子法 裂缝起裂 

摘      要：高效射孔技术为油气开发的降本增效提供重要的技术支撑。由于孔眼周围应力场分布的复杂性,以及有效的模拟研究手段较少,射孔条件下水力裂缝起裂延伸机制认识仍不明晰。首先建立一种在室内条件射孔与压裂工艺联作的实验模拟方法,实现了大尺度岩石样品(762 mm×762 mm×914 mm)的射孔与压裂模拟实验,同时通过三维离散格子模拟方法建立等尺度射孔水力裂缝起裂扩展全三维数值模型。通过物模与数模相结合研究,直观揭示不同射孔模式下的裂缝起裂规律。结果表明:受层理和地应力场影响,射孔孔眼周围的裂缝起裂形态复杂;增加射孔深度可明显降低裂缝起裂压力和延伸压力;相比螺旋射孔模式,定面射孔模式可明显降低近井区裂缝起裂形态的复杂程度,提高孔眼进液效率,裂缝延伸压力降幅可达25%,有利于后期加砂压裂的平稳性。长7储层的现场试验表明,定面射孔策略显著降低施工起裂压力和延伸压力,降幅分别为21%和14.2%,展示出了良好的应用前景。