水力压裂裂缝相互干扰应力阴影效应理论分析

摘要：

针对油气田水力压裂工程中多裂缝相互干扰应力阴影效应问题,引入三类断裂力学干扰因子,采用权函数理论求解有限尺度地层剖面内部裂缝尖端应力强度因子,分析裂缝干扰与竞争起裂行为.研究结果表明:(1)基于权函数理论所得应力强度因子精度高于采用传统无限大裂缝模型所得应力强度因子;(2)提高破裂压力以增大应力阴影效应作用范围受局限,破裂压力达临界值时,扰动因子出现奇异性最值;(3)应力阴影效应对裂缝间距变化非常敏感,距离直井双翼裂缝扩展总长度一半位置相互干扰行为更加显著;(4)裂缝应力阴影效应随垂直地应力增大呈线性规律增强;(5)裂缝扩展角度变化造成裂缝相互干扰规律极其复杂,并依赖于破裂压力、诱导应力及地应力变化;(6)应力强度因子为负值的特殊闭合裂缝与常规水力裂缝干扰规律明显不同,干扰因子对定量分析闭合裂缝扰动也具有作用;(7)破裂压力与诱导应力交替作用可导致非等长裂缝竞争起裂效果产生差异性转变.研究结果在页岩油气、薄差油层及干热岩等资源开发的水力压裂工程中定量分析多裂缝干扰力学行为具有参考意义.

关键词：石油工程、水力压裂、权函数理论、裂缝干扰、干扰因子、应力阴影、断裂力学

所属期刊栏目：36

分类号：TE32(油气田开发与开采)

资助基金：国家杰出青年科学基金资助项目51525402;国家科技重大专项2017ZX05072;国家重点研发计划资助项目2016YFC0801607Supported by the National Science Fund for Distinguished Young ScholarsGrant 51525402;National Science and Technology Major ProjectGrant 2017ZX05072;National Key R&D PlanGrant 2016YFC0801607

在线出版日期：2018-02-01（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共14页

页码：2926-2939