基于粘结单元法的干热岩储层水力压裂数值模拟与参数优化

作     者：翟梁皓 荀杨 苏博 刘华南 戚波 吴景华 ZHAI Lianghao;XUN Yang;SU Bo;LIU Huanan;QI Bo;WU Jinghua

作者机构：长春工程学院勘查与测绘工程学院吉林长春130021 长春工程学院管理学院吉林长春130021 西安科技大学地质与环境学院陕西西安710054 

出 版 物：《钻探工程》 (Drilling Engineering)

年 卷 期：2024年第51卷第2期

页      面：23-31页

学科分类：0820[工学-石油与天然气工程] 081801[工学-矿产普查与勘探] 08[工学] 0818[工学-地质资源与地质工程] 082002[工学-油气田开发工程] 

基　　金：吉林省自然科学基金项目“干热岩采热过程裂缝网络形态演变机制研究”(编号:YDZJ202301ZYTS228) 

主　　题：干热岩 储层改造 水力压裂 裂缝扩展 粘结单元法 正交试验 数值模拟 

摘      要：水力压裂技术是实现低渗油气及地热储层的高效开发利用的关键技术手段,为了研究干热岩型地热储层水力压裂过程中水力裂缝的扩展规律,本文使用粘结单元法(Cohesive Zone Method,CZM)研究了压裂液排量、压裂液粘度以及水平地应力差对水力裂缝形态的影响,并利用正交试验对上述压裂工艺参数的组合进行优化。结果表明:压裂液排量对水力裂缝的长度具有重要影响,而压裂液的粘度对水力裂缝的宽度具有显著影响;压裂液的排量和粘度的增加,促进了分支裂缝的萌生和扩展;水平地应力差为1 MPa时,本文所建立的模型在压裂液排量和粘度分别取0.004 m3/s和0.07 Pa·s条件下,可获得最佳的压裂改造效果;随着压裂液的排量和粘度的持续增加,当压裂液的排量和粘度分别超过0.004 m3/s和0.07 Pa·s后,继续增加压裂液的排量和粘度将导致水力裂缝的长度和宽度的减小,可见在实际压裂过程中不能盲目通过提高压裂液的排量和粘度的方式实现对压裂效果的持续改进。本文丰富了干热岩储层改造的数值模拟手段,相关研究成果有望为干热岩型地热资源开采过程中裂缝扩展行为预测和压裂工艺参数的优化提供技术支撑。