基于相场法的水力裂缝扩展模拟技术现状及展望

摘要：

水力压裂技术已经成为开发非常规油气不可或缺的重要技术,水力裂缝扩展数值模拟方法是认识水力裂缝扩展机理与扩展规律、优化水力压裂工艺参数的重要手段,其中相场法逐渐成为一种广泛研究和应用的水力压裂连续裂缝扩展模拟方法.为了进一步推进相场法水力裂缝技术不断发展与进步,在回顾相场法基础理论发展的基础上,总结和展望了基于相场法的水力裂缝扩展算法研究和应用现状,并对发展趋势进行了展望.研究结果表明:①相场法作为一种连续裂缝模拟方法,建立的位移场始终保持连续,不需要引入额外的准则,通过相场参数的演化自动追踪裂缝扩展路径,相较于离散裂缝模拟方法更容易处理不连续相、实现二维或三维空间内复杂的断裂过程,包括裂缝起裂、扩展、转向和分叉;②基于变分原理的热力学连续相场模型通过总能量最小化原理求解裂缝扩展路径,具有处理水力压裂等多物理场耦合问题的天然优势;③相场法采用具有宽度的损伤带描述裂缝面,存在计算成本高、精确定位裂缝尖端较为困难等技术难题;④相场法因其方法优势,有望在精准刻画不连续相、开发不同物理过程适配的数值模型基础上,进一步揭示多场耦合作用下的复杂水力裂缝扩展机理.结论认为,对相场法的研究有利于非常规油气储层改造技术的发展,有助于我国非常规油气开发事业的高质量发展.

关键词：储层改造、相场法、水力压裂、水力裂缝、数值模拟、裂缝扩展

所属期刊栏目：43

分类号：TS262.3;TE357;TP391.9

资助基金：国家自然科学基金;国家自然科学基金;中国石油天然气集团有限公司科技创新基金项目

在线出版日期：2023-04-14（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共10页

页码：59-68