低滲透油氣田重復(fù)壓裂誘導(dǎo)應(yīng)力場模擬研究

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1、學(xué)兔兔www.xuetutu.com2010正天然氣技術(shù)Vo1．4．NO．1第4卷·第l期NaturalGasTechnologyFeb．2010文章編號：1673—9035(2010)01—0030—03低滲透油氣田重復(fù)壓裂誘導(dǎo)應(yīng)力場模擬研究何青琴楊永全何世明劉永存米慶鐘雨師郭宏(1．中國石油遼河油田公司，遼寧盤錦124010；2．中國石油塔里木油田公司，新疆庫爾勒841000；3．西南石油大學(xué)，四川成都610500；4．中國石油渤海鉆探第三鉆井分公司，天津300280；5．中國石油西南油氣田公司，四JlI成都610051；6．四JlI首匯房地產(chǎn)開發(fā)

2、有限公司，四川成都610051)摘要重復(fù)壓裂井中新裂縫重定向的主要影響因素有人工裂縫、孔隙壓力變化、地層溫度變化。應(yīng)用彈性力學(xué)、孔隙彈性理論以及熱彈性理論建立三者相應(yīng)的誘導(dǎo)應(yīng)力場數(shù)學(xué)模型，并用ANSYS軟件進行誘導(dǎo)應(yīng)力的計算。結(jié)果表明：誘導(dǎo)應(yīng)力在最大水平主應(yīng)力方向和最小水平主應(yīng)力方向的改變量不同，在最大水平主應(yīng)力方向上應(yīng)力變化值高于最小水平主應(yīng)力方向上的變化值；如果誘導(dǎo)應(yīng)力差大于初始水平應(yīng)力差，則初始最大水平應(yīng)力方向?qū)⒆優(yōu)槟壳白钚∷綉?yīng)力方向，重復(fù)壓裂新裂縫將垂直于初始裂縫方向起裂。關(guān)鍵詞低滲透油氣田重復(fù)壓裂起裂應(yīng)力場ANSYS計算中圖分類號：TE35

3、7．11文獻標識碼：A板，平板中央有一直線狀裂紋(可以看作短半軸一0O引言的橢圓情形)，長軸為2a，裂紋穿透板厚，作用于重復(fù)壓裂技術(shù)是低滲透油氣田開發(fā)中后期穩(wěn)產(chǎn)裂紋面上的張力為，見圖1。增產(chǎn)的重要措施。重復(fù)壓裂井中的應(yīng)力場分布決定了新裂縫的啟裂和延伸。新裂縫的重新定向受多種因素影響n。但無論是應(yīng)力重新定向還是剪切應(yīng)力變化所引起的巖石剪切破裂，裂縫沿剪切面延伸重新定向最基本的控制因素總是原地應(yīng)力場的變化，影響重新定向的因素主要有人工裂縫、孑L隙壓力變化、地層溫度變化。筆者擬應(yīng)用彈性力學(xué)、孔隙彈性理論以及熱彈性理論建立相應(yīng)的誘導(dǎo)應(yīng)力場數(shù)學(xué)模型，并用ANSY

4、S軟件進行求解。1重復(fù)壓裂誘導(dǎo)應(yīng)力場模型的建立重復(fù)壓裂前井筒及裂縫附近的誘導(dǎo)應(yīng)力場主要根據(jù)彈性力學(xué)理論，建立如下方程：是初次人工裂縫誘導(dǎo)的應(yīng)力場、孔隙壓力變化誘導(dǎo)1)平衡微分方程的應(yīng)力場、溫度變化誘導(dǎo)的應(yīng)力場。舞8y一／／／(1)1．1初次人工裂縫誘導(dǎo)的應(yīng)力場手假設(shè)地層均質(zhì)各向同性，且?guī)r石為線彈性介一質(zhì)，裂縫為垂直裂縫。把儲層簡化為一個無限大平2)幾何方禾旱收稿日期：2009—09—08修訂日期：2010-01—18小艾受刊l家『『然科’：項¨(編：50604022)的資肋作者簡介：fi,iI母(1967一)，女．1．帥，從‘¨r技術(shù)研究j僻l-fl：

5、—ITIHil：Ihi~lcI【1@一i,a?”30／NaturalGasTechnology學(xué)兔兔www.xuetutu.com總第19期天然氣技術(shù)·鉆井工程．g?？p面上應(yīng)力為p，且無窮遠處應(yīng)力為零。628s0(2)1．2孔隙壓力變化誘導(dǎo)的應(yīng)力場由于生產(chǎn)或注水使地層孔隙壓力發(fā)生變化，導(dǎo)aOu+致巖石骨架應(yīng)力改變，使巖石發(fā)生變形，最終在地層中產(chǎn)生了誘導(dǎo)應(yīng)力場。3)物理方程根據(jù)Wright的多孔彈性模型，建立如下方程：fe一[一]=()()p(4){e一一]l一l一式中：是構(gòu)造、儲層幾何形態(tài)等引起的附加應(yīng)Iy一r力，MPa；為地層水平應(yīng)力，MPa；為地層

6、上覆壓力，MPa；為有效應(yīng)力系數(shù)(Biot系數(shù))；Pp為孔式中：、Or"分別為、y方向的應(yīng)力，MPa；為平隙壓力，MPa。面上的剪切應(yīng)力，MPa；／Z為方向的位移；為y方不考慮構(gòu)造、儲層幾何形態(tài)等影響，對上式進向的位移；s、分別為、方向的應(yīng)變；為xy行求導(dǎo)得到：平面上的剪切應(yīng)變；為泊松比；E為彈性模量，do"=()dp(5)MPa。1一此模型的邊界條件是裂縫面上沒有剪切應(yīng)力，孔隙壓力的變化已知，誘導(dǎo)應(yīng)力也就可以得出。(上接第23頁)層的產(chǎn)氣量嚴格受砂體厚度控制，產(chǎn)角洲的交替演化?？傮w上蓬萊鎮(zhèn)組以湖退進積沉積量大于1×10m／d的井大都分布于砂體厚度明顯

7、增為主。蓬萊鎮(zhèn)組沉積微相的展布及其變化主要受控大(一般大于20m)的部位。沉積微相展布特征研究于湖平面的升降變化，J，、J：和為蓬萊鎮(zhèn)組說明，湖退時期辮狀河三角洲發(fā)育的水下分流河道砂體最為發(fā)育的3個小層。辮狀河三角洲發(fā)育的水下和河口壩砂體，為天然氣的聚集提供了大量高質(zhì)量分流河道和河口砂壩為儲集層的形成提供了良好的的儲集層，使得天然氣能夠在其中聚集成藏。因此條件，而其中砂體的儲能系數(shù)是控制高產(chǎn)天然氣井對沉積微相的精細描述與把握將是下一步尋找高產(chǎn)分布的重要因素。氣井的關(guān)鍵所在。參考文獻[1]陳昭國．四川盆地洛帶氣田蓬萊鎮(zhèn)組儲層沉積特征研究[J]．成都理工大

8、學(xué)學(xué)報，2007，34(4)：407—412．[2]鄧康齡，王信．四川盆地西部侏羅紀沉積相及油