基于离散裂缝网络模型的天然裂缝储层水力压裂过程数值模拟

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本研究基于耦合不同类型预先存在的不连续性的离散裂缝网络(DFN)模型,对天然裂缝储层中的水力压裂过程进行了模拟。利用鄂尔多斯盆地露头和井下相机获得的天然裂缝和层面,建立了三维DFN模型。采用位移不连续法模拟了水力裂缝在层状和天然裂缝储层中的扩展,以及水力裂缝、天然裂缝和层面之间的复杂相互作用。结果表明,在流体注入过程中,水力裂缝和预先存在的不连续性之间发生了强烈的相互作用,导致了复杂的裂缝几何形状。当注入速率为0.01m3/min时,仅诱发一个主要水力裂缝,由于流体压力不够高,因此不会发生沿层理界面的裂纹扩展。随着注入速率的增加(0.1m3/min和1.0m3/min),天然裂缝和层面被激活,导致多个主要水力裂缝和网状裂缝。对于每种注入方案,随着压裂液的注入,水平和垂直方向的裂缝几何形状变得更加复杂。然而,当注入速率从0.01m3/min到1.0m3/min变化时,水平方向的裂缝复杂度小于垂直方向的裂缝复杂性。此外,研究结果表明,注入速度对裂缝复杂度的增加有很强的正向影响。

基于离散裂缝网络模型的天然裂缝储层水力压裂过程数值模拟
图1 Chang 7-2页岩储层的离散裂缝网络模型
基于离散裂缝网络模型的天然裂缝储层水力压裂过程数值模拟
图2 离散裂缝网络模型和用于二维水力裂缝模拟的三种场景(青色线集1、粉色线集2、蓝色线层面)
基于离散裂缝网络模型的天然裂缝储层水力压裂过程数值模拟
图3 q=1.0m3/min注入速率下的水力裂缝扩展过程。流体压力用颜色表示,裂缝孔径用曲线宽度表示

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