基于细观损伤多相耦合的砂砾岩水力压裂裂缝扩展数值模拟

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1. 中国石油华北油田分公司采油工程研究院； 2. 中国石油大学（北京）石油工程学院

基于细观损伤多相耦合的砂砾岩水力压裂裂缝扩展数值模拟

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1. 中国石油华北油田分公司采油工程研究院； 2. 中国石油大学（北京）石油工程学院

低渗透砂砾岩油藏水力压裂裂缝扩展机理及其数值模拟研究，对该类储层压裂改造成功实施具有重要意义。将砂砾岩储层中砾石表征为基质-交界面-砾石的三模态结构，假定砾石分布与几何尺寸及储层物性满足随机分布，结合Moter-Carolo方法，完成砂砾岩储层数学表征；考虑储层渗流场、应力场、水化膨胀湿度场的三相耦合特征，结合损伤力学、断裂力学等原理，利用细观损伤有限元的方法，建立了砂砾岩储层水力压裂裂缝扩展数学模型，并进行数值模拟研究。模拟分析了不同主应力差、基质-砾石交界面强度、砾石强度情况下，水力裂缝遇砾石扩展情况，并最终实现砂砾岩储层水力裂缝动态扩展数值模拟。研究表明，水力裂缝遇砾发生绕砾、穿砾、止裂现象，并以绕砾扩展为主，且裂缝发生明显转向，存在羽状次生裂缝；裂缝转向程度和裂缝延伸长度与主应力差、砾石强度以及交界面强度有关，主要表现有：水平主应力差越小，水力裂缝遇砾转向越明显；基质-砾石交界面强度增加，水力裂缝明显变短，并难以转向；随着砾石强度的增大，裂缝的转向程度增大。……