页岩储层各向异性对裂缝起裂压力的影响-特种油气藏.PDF

－ ＤＯＩ：１０３９６９／ ｊｉｓｓｎ１００６ ６５３５２０１４０６０３３ 页岩储层各向异性对裂缝起裂压力的影响 １ １，２ １ ３ ４ 李玉梅 ，柳贡慧 ，李　 军 ，于丽维 ，刘　 明 （１ 中国石油大学，北京　 １０２２４９；２ 北京信息科技大学，北京　 １００１９２； ３ 中油新疆油田分公司，新疆　 克拉玛依　 ８３４０００； ４ 天津开发区鑫昌达船舶工程有限公司，天津　 ３００４５７） 摘要：页岩储层水平方向上的层理性结构导致了页岩较强的非均质性和各向异性。 基于岩石 横向各向同性本构关系以及渗流与变形耦合数值方法，建立了页岩水平井裂缝起裂的三维有 限元数值模型，对射孔方位角、弹性力学各向异性以及地应力各向异性对水力裂缝起裂压力的 敏感性进行了研究。 研究结果表明：随射孔方位角的增加，起裂压力增大，起裂压力应力分布 云图呈部分“椭圆状”且倾向于最大水平主应力方向；弹性模量各向异性较大和泊松比各向异 性较小时，岩石表现出在水平方向上较强的刚性特征，裂缝起裂的可能性较大；弹性模量各向 异性较小和泊松比各向异性较大时，岩石表现出在垂向方向上较强的刚性特征，岩石不易起 裂。 研究结果可以为页岩气井裂缝起裂压力预测提供参考依据。 关键词：页岩；渗流与变形耦合；弹性各向异性；射孔方位角；起裂压力 － － － 中图分类号：ＴＥ２４３　 　 文献标识码：Ａ　 　 文章编号：１００６ ６５３５（２０１４）０６ ０１３３ ０５ 力学参数具有明显的各向异性。 页岩在层理面的 引　 言 应力—应变特征是各向同性的，可用５个独立的弹 水平井定向射孔技术可以在页岩气压裂作业过 性常数来描述。 虎克定律反映了弹性体中应力与 程中减小或消除近井眼的压裂损耗并降低流体摩 应变的线弹性关系，对于各向异性材料，其应力— 阻，有助于形成宽大且导流能力较好的水力裂缝，并 应变本构方程可以表示为： －１ ＝ 使其与储层中的天然裂缝相互贯通，从而形成一个 ｛ε′｝ Ｄ′ ｛σ｝ （１） － 连续的网状裂缝系统［１ １０］。 不同层次结构的构造特 é １ ｖｘｙ ｖｘｚ ù ê － － ０ ０ ０ ú ê Ｅ Ｅ Ｅ ú 点和层理的定向排列导致页岩表现出强烈的各向异 ｘ ｙ ｚ