水力压裂裂缝应力场变化规律

摘要：

水力压裂过程中裂缝周围应力场对裂缝的转向、扩展有重要影响,研究裂缝周围应力分布影响因素对压裂参数优化设计具有指导意义.基于裂缝扩展有限元方法,建立了裂缝扩展的数学模型,利用Abaqus软件研究了不同裂缝倾角(裂缝与最小水平主应力方向夹角)、主应力差(最大水平主应力与最小水平主应力之差)对裂缝壁面正应力和剪应力的影响;不同射孔角度(射孔方向与最小水平主应力方向夹角)对裂缝延伸轨迹和裂缝壁面剪应力、切向位移的影响;不同射孔簇间距对裂缝几何形态、剪应力、孔隙压力的影响.研究表明:当裂缝倾角增加时,裂缝壁面的正应力逐渐减小,剪应力呈先增大后减小的趋势,且在裂缝倾角为45°时达到最大;当裂缝倾角不变时,裂缝壁面正应力和剪应力随主应力差的增加而增加;裂缝转向半径随着射孔角的增加而减小;在主应力差高于6MPa时,45°射孔角有利于裂缝入口岩石产生剪切破坏;在多裂缝同时扩展过程中,当裂缝间距减小时,应力干扰区域内的剪切应力逐渐变大、裂缝周围流体分布逐渐减少;对于高应力差储层改造,采用缩小簇间距和45°方向射孔的密切割射孔方式有利于岩石产生剪切破坏.

关键词：多裂缝扩展、裂缝转向、射孔角、裂缝间距、应力干扰

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分类号：TE357.1(油气田开发与开采)

资助基金：国家科技重大专项"涪陵页岩气开发示范工程"2016ZX05060

在线出版日期：2019-12-26（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共7页

页码：1677-1683