低渗透油气田重复压裂诱导应力场模拟研究

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1、学兔兔www.xuetutu.com2010正天然气技术Vo1．4．NO．1第4卷·第l期NaturalGasTechnologyFeb．2010文章编号：1673—9035(2010)01—0030—03低渗透油气田重复压裂诱导应力场模拟研究何青琴杨永全何世明刘永存米庆钟雨师郭宏(1．中国石油辽河油田公司，辽宁盘锦124010；2．中国石油塔里木油田公司，新疆库尔勒841000；3．西南石油大学，四川成都610500；4．中国石油渤海钻探第三钻井分公司，天津300280；5．中国石油西南油气田公司，四JlI成都610051；6．四JlI首汇房地产开发

2、有限公司，四川成都610051)摘要重复压裂井中新裂缝重定向的主要影响因素有人工裂缝、孔隙压力变化、地层温度变化。应用弹性力学、孔隙弹性理论以及热弹性理论建立三者相应的诱导应力场数学模型，并用ANSYS软件进行诱导应力的计算。结果表明：诱导应力在最大水平主应力方向和最小水平主应力方向的改变量不同，在最大水平主应力方向上应力变化值高于最小水平主应力方向上的变化值；如果诱导应力差大于初始水平应力差，则初始最大水平应力方向将变为目前最小水平应力方向，重复压裂新裂缝将垂直于初始裂缝方向起裂。关键词低渗透油气田重复压裂起裂应力场ANSYS计算中图分类号：TE35

3、7．11文献标识码：A板，平板中央有一直线状裂纹(可以看作短半轴一0O引言的椭圆情形)，长轴为2a，裂纹穿透板厚，作用于重复压裂技术是低渗透油气田开发中后期稳产裂纹面上的张力为，见图1。增产的重要措施。重复压裂井中的应力场分布决定了新裂缝的启裂和延伸。新裂缝的重新定向受多种因素影响n。但无论是应力重新定向还是剪切应力变化所引起的岩石剪切破裂，裂缝沿剪切面延伸重新定向最基本的控制因素总是原地应力场的变化，影响重新定向的因素主要有人工裂缝、孑L隙压力变化、地层温度变化。笔者拟应用弹性力学、孔隙弹性理论以及热弹性理论建立相应的诱导应力场数学模型，并用ANSY

4、S软件进行求解。1重复压裂诱导应力场模型的建立重复压裂前井筒及裂缝附近的诱导应力场主要根据弹性力学理论，建立如下方程：是初次人工裂缝诱导的应力场、孔隙压力变化诱导1)平衡微分方程的应力场、温度变化诱导的应力场。舞8y一／／／(1)1．1初次人工裂缝诱导的应力场手假设地层均质各向同性，且岩石为线弹性介一质，裂缝为垂直裂缝。把储层简化为一个无限大平2)几何方禾旱收稿日期：2009—09—08修订日期：2010-01—18小艾受刊l家『『然科’：项¨(编：50604022)的资肋作者简介：fi,iI母(1967一)，女．1．帅，从‘¨r技术研究j僻l-fl：

5、—ITIHil：Ihi~lcI【1@一i,a⋯”30／NaturalGasTechnology学兔兔www.xuetutu.com总第19期天然气技术·钻井工程．g。缝面上应力为p，且无穷远处应力为零。628s0(2)1．2孔隙压力变化诱导的应力场由于生产或注水使地层孔隙压力发生变化，导aOu+致岩石骨架应力改变，使岩石发生变形，最终在地层中产生了诱导应力场。3)物理方程根据Wright的多孔弹性模型，建立如下方程：fe一[一]=()()p(4){e一一]l一l一式中：是构造、储层几何形态等引起的附加应Iy一r力，MPa；为地层水平应力，MPa；为地层

6、上覆压力，MPa；为有效应力系数(Biot系数)；Pp为孔式中：、Or"分别为、y方向的应力，MPa；为平隙压力，MPa。面上的剪切应力，MPa；／Z为方向的位移；为y方不考虑构造、储层几何形态等影响，对上式进向的位移；s、分别为、方向的应变；为xy行求导得到：平面上的剪切应变；为泊松比；E为弹性模量，do"=()dp(5)MPa。1一此模型的边界条件是裂缝面上没有剪切应力，孔隙压力的变化已知，诱导应力也就可以得出。(上接第23页)层的产气量严格受砂体厚度控制，产角洲的交替演化。总体上蓬莱镇组以湖退进积沉积量大于1×10m／d的井大都分布于砂体厚度明显

7、增为主。蓬莱镇组沉积微相的展布及其变化主要受控大(一般大于20m)的部位。沉积微相展布特征研究于湖平面的升降变化，J，、J：和为蓬莱镇组说明，湖退时期辫状河三角洲发育的水下分流河道砂体最为发育的3个小层。辫状河三角洲发育的水下和河口坝砂体，为天然气的聚集提供了大量高质量分流河道和河口砂坝为储集层的形成提供了良好的的储集层，使得天然气能够在其中聚集成藏。因此条件，而其中砂体的储能系数是控制高产天然气井对沉积微相的精细描述与把握将是下一步寻找高产分布的重要因素。气井的关键所在。参考文献[1]陈昭国．四川盆地洛带气田蓬莱镇组储层沉积特征研究[J]．成都理工大

8、学学报，2007，34(4)：407—412．[2]邓康龄，王信．四川盆地西部侏罗纪沉积相及油