縫洞型碳酸鹽巖儲層水力裂縫擴展機制

師 訪 王 瀚 金仁才

（1. 淮陰工學院機械與材料工程學院，江蘇 淮安 223003；2. 中國十七冶集團有限公司，安徽 馬鞍山 243000）

0 引 言

碳酸鹽巖儲層在世界范圍內廣泛存在［1-2］，這類儲層含有大量不同形狀和尺寸的巖溶縫洞，其中孔洞（溶洞、溶孔等）可為油氣提供儲存空間，天然裂縫可為油氣開采提供有效通道，具有較大的開采潛力。水力壓裂技術是油氣開發的關鍵技術之一，其目的是建立開采井與孔洞之間的流動通道，因此壓裂過程中應盡可能使得水力裂縫朝著孔洞擴展并形成有效貫通［3］。由于相關實驗難以開展，因此借助數值仿真方法開展縫洞型儲層水力裂縫擴展機制研究具有重要意義。

近年來隨著計算機技術的不斷發展，研究人員利用有限元法（FEM）［4］、不連續位移法（DDM）［5］、 相 場 法［6］以 及 擴 展 有 限 元 法（XFEM）［7-9］等不同方法針對水力壓裂問題進行了相關研究。其中，針對水力裂縫和天然裂縫相互作用問題，國內外學者開展了大量研究［10-11］，研究結果表明：水力裂縫和天然裂縫交會后，根據天然裂縫類型、材料參數以及地應力水平不同，可能會直接穿過天然裂縫形成十字形交叉、終止擴展、T 型或L 型交叉等。由于孔洞周圍存在顯著的應力集中效應，縫洞型儲層水力壓裂與常規水力壓裂具有顯著區別，其裂縫擴展受到孔洞尺寸、地應力水平、地應力差、壓裂參數、儲層物性參數等多種因素的影響，其裂縫?孔洞交互作用機制較為復雜，目前針對該類問題的水力壓裂研究開展得較少。……