[00131442]低渗透油田流固-损伤力学多物理场耦合三维水力压裂裂缝扩展规律研究

我国陆上油气田的一个突出特点是低渗透油气田比例较大,特别是近年来新增的油气储量中,低渗透油气储量的比例呈逐年上升的趋势,新探明低渗透及特低渗透储量占总储量的70%左右,全国未动用油气田的低渗透储量占60%以上。因此,低渗透油田的有效开发对我国石油工业的稳产与增产具有重要的意义。 该课题从低渗透储层的岩性特点出发,对低渗透油层的地质特点及力学性质进行研究,将岩石弹塑性力学、渗流力学、损伤力学及断裂力学相结合,并根据低渗透储层岩体的结构特点及力学性质,推导低渗透岩体的流固耦合方程,采用损伤力学与断裂力学相结合的方法,推导低渗透油层在水压作用下岩体的损伤判据及损伤演化方程,并嵌入到流固耦合方程中,以建立低渗透岩体水力压裂过程中岩体变形及裂缝形态的数学模型。建立射孔地层地应力力学模型,采用瞬态分析方法,考虑流固耦合条件下,模拟低渗透地层从钻井-固井-射孔-压裂不同阶段对地应力的累积影响,重点研究低渗透储层裂缝的起裂机理,以及裂缝的形成过程及扩展规律,通过改变模型中地层岩性、射孔参数及注入参数等因素,确定了对裂缝形成和分布的影响。重点取得了如下创新点： 1.运用岩石力学、渗流力学、损伤力学及断裂力学,建立低渗透油层岩体水力压裂三维裂缝的流固-损伤耦合方程,为低渗透油层水力压裂设计提供理论依据。 2.在岩石材料非线性及流固耦合条件下,形成一套低渗透油层水力压裂三维裂缝动态扩展过程的数值模拟方法,弥补国内低渗透油层水力压裂三维裂缝研究的不足。 3.找出低渗透油层隔层对水力压裂的影响及其影响裂缝形态的相关因素。 低渗透储层是一种比较复杂的油气藏,不仅是非均质、多层系的,而且多产层油藏在油区储量中还占相当比例。采用水力压裂在进行增产时,最重要的是分析与认识水力裂缝扩展规律,只有这样才能够正确的制定压裂工艺,提高压裂效果。因此,从理论上研究低渗透储层的起裂机理,从射孔角度提高裂缝的起裂规模;研究裂缝延伸规律及主要影响因素,以合理的指导水力压裂施工工艺,减小施工的盲目性和经验性,提高压裂效果,对低渗透储层的开发和油田的后期挖潜具有重要的实际指导价值和理论意义,同时具有良好的应用前景。