多储层合压裂缝扩展规律研究摘要
本文针对鄂尔多斯盆地东缘临兴区块多储层合压裂缝扩展问题进行研究,区块内同时具有煤层气,致密砂岩气的开采潜力,煤层的上下层位主要是砂岩储层,煤岩与砂岩性质差异大,从哪个层位射孔起裂能够满足压裂的目的,以及地质参数和施工参数对裂缝形态的影响是研究重点。分析了砂煤岩分层地应力,对于硬质砂岩,基于组合弹簧模型,结合测井数据及岩石力学试验,计算其构造应力系数。对于软质煤岩,计算其相邻硬质砂岩地层的构造应变,根据相邻地层构造应变相等的原理,利用ANSYS构造有限元模型,求取构造应力系数及上覆压力产生的水平应力。针对砂煤岩互层裂缝扩展的问题,采用全三维的裂缝扩展模型,考虑了分层地应力,岩性差异,地层界面,施工条件的影响,分别模拟了砂岩层射孔起裂和煤岩层射孔起裂两种情况,对比裂缝的形态,优选射孔层位,并对裂缝形态的影响因素进行了研究。结果表明,从砂岩层起裂的裂缝在模型范围内,缝高大致是缝长的2倍,裂缝在缝高方向上失控,达不到压裂深穿透储层的目的。从煤层射孔起裂的裂缝缝高受到砂岩层的遮挡作用,缝长较长。并对煤层为起裂层的裂缝形态影响因素进行了探讨,5MPa左右的最小水平主应力差可以将裂缝限制在煤层中,地应力差为4MPa时,存在5.7m~3/min的临界排量,该排量下裂缝可以突破煤岩进入砂岩储层。低弹性模量,高抗拉强度,高渗透率的砂岩层有效限制了裂缝缝高方向的扩展,高粘度的压裂液有助于裂缝的穿层行为,但影响程度较弱。本文的研究对于临兴区块多气合采的施工提供了一定的理论支撑,对有效开发煤层气和致密砂岩气具有借鉴意义。
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