水力波动影响下页岩裂缝剪切动力学响应特征摘要
中国深层页岩气储层和构造类型多、应力差大,在储层改造过程中,泵注参数的改变或裂缝间歇性起裂会导致裂缝延伸不连续,从而产生流体压力波动,诱发裂缝滑移失稳,威胁井筒完整性。为此,基于四川盆地川南地区深层页岩气压裂储层压力波动特性,将裂缝等效接触面积的法向平均开度与增压速率进行拟合,建立了流体压力增量与注入增量的关系,提出了基于流体作用裂缝等效面积的微剪切滑移预测模型,并揭示了滑移时注入量和流体空间非均匀程度随增压速率的变化机制,最后分析了增压速率对页岩裂缝滑移特性、滑移时能量释放和滑移所需水力能影响的规律。研究结果表明:(1)滑移时释放的能量以及滑移所需水力能随增压速率的增大而增大;(2)通过微剪切滑移预测模型,发现随着增压速率进一步增大,滑移时注入量和流体非均匀程度随增压速率减小;(3)相较于低增压速率,高增压速率更易诱导裂缝滑移,滑移速度和位移均较大,但黏滑位移较小;(4)增压速率在0.25~2.00 MPa/min时,黏滑位移随增压速率先增大后减小,在这之间存在临界值,该临界增压速率下发生滑移时,黏滑位移最大,最利于裂缝形成自支撑,从而最大程度地提高储层渗透特性。结论认为,明确水力波动过程中增压速率对页岩裂缝剪切滑移特性的影响规律,为优化泵注程序、提高裂缝复杂程度和改善压裂曲线反演压裂效果,以及提高深部页岩储层压裂中裂缝网络与能量释放的协同调控能力提供了理论指导。
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