岩土力学 ›› 2018, Vol. 39 ›› Issue (12): 4448-4456.doi: 10.16285/j.rsm.2017.2090

• 基础理论与实验研究 • 上一篇    下一篇

水平井中多条裂缝同步扩展时裂缝竞争机制

程 万1,蒋国盛1,周治东1,魏子俊1,张 宇2,王炳红2,赵 林2   

  1. 1. 中国地质大学(武汉) 工程学院,湖北 武汉 430047; 2. 中国石油化工股份有限公司河南油田分公司石油工程技术研究院,河南 南阳 473000
  • 收稿日期:2017-10-23 出版日期:2018-12-11 发布日期:2018-12-31
  • 作者简介:程万,男,1987年生,博士,讲师,硕士生导师,现从事非常规油气藏钻井、完井过程中的岩石力学与工程问题的研究。
  • 基金资助:
    湖北省自然科学基金(No.2018CFB378);国家自然科学青年科学基金项目(No.41802195)

Fracture competition of simultaneous propagation of multiple hydraulic fractures in a horizontal well

CHENG Wan1, JIANG Guo-sheng1, ZHOU Zhi-dong1, WEI Zi-jun1, ZHANG Yu2, WANG Bing-hong2, ZHAO Lin2   

  1. 1. Faculty of Engineering, China University of Geosciences, Wuhan, Hubei 430047, China; 2. Research Institute of Petroleum Engineering Technology of Henan Oilfield, SINOPEC, Nanyang, Henan, 473000, China
  • Received:2017-10-23 Online:2018-12-11 Published:2018-12-31
  • Supported by:
    This work was supported by the Natural Science Foundation of Hubei Province (2018CFB378) and the Young Scholars of National Natural Science Foundation of China (41802195).

摘要: 水平井中多条水力裂缝间的应力干扰行为,造成了压裂液排量的非均匀分配,影响了水力裂缝的几何形态。采用边界元法研究岩体在压裂液作用下的变形程度,以幂律流体泊肃叶平板流动方程来研究水力裂缝内部的压裂液流场,考虑了多条裂缝间应力干扰和压裂液流量分配,建立了流-固耦合的水平井多条水力裂缝同步扩展模型。模型可模拟水平井多条水力裂缝几何形态、应力干扰情况和压裂液排量的分配情况,可解释水力裂缝之间的竞争机制。多条裂缝同步扩展时,压裂液排量并非均等地分配到各个裂缝之中,进入到内部裂缝的压裂液流量最小,内部裂缝宽度最小;内部的水力裂缝增长一定长度后,停止增长,并且在应力干扰下逐渐闭合。

关键词: 水力压裂, 应力干扰, 同步扩展, 流-固耦合

Abstract: The stress interaction among multiple fractures in a horizontal well causes non-uniform distribution of fracturing fluid, and then affects the geometry of hydraulic fracture. Boundary element method is used to determine the rock deformation under the hydraulic pressure of fracturing fluid, and the Poiseuille flow of the power-law fluid is conducted to calculate the flow field of fracturing fluid inside the hydraulic fracture. Considering the stress interaction and fluid distribution, a fluid-solid coupled model is proposed to illustrate the hydraulic fracture propagation in multiple simultaneous fracturing of a horizontal well. This model can simulate the fracture geometry and stress interaction, and this model figures out the mechanism of fracturing fluid distribution and fracture competition. During the process of multiple fracture propagation, the fracturing fluid is not equally distributed into each fracture. The interior fracture with the lowest width contains the least amount of fracturing fluid . The interior fracture stops growth and closes after reaching certain length due to stress interaction.

Key words: hydraulic fracturing, stress interaction, simultaneous propagation, fluid-solid coupling

中图分类号: 

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[1] 邵长跃, 潘鹏志, 赵德才, 姚天波, 苗书婷, 郁培阳, . 流量对水力压裂破裂压力和增压率的影响研究[J]. 岩土力学, 2020, 41(7): 2411-2421.
[2] 武晋文, 冯子军, 梁栋, 鲍先凯, . 单轴应力下带钻孔花岗岩注入高温蒸汽 破坏特征研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(7): 2637-2644.
[3] 张钰彬, 黄丹. 页岩水力压裂过程的态型近场动力学模拟研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(7): 2873-2881.
[4] 张 帆, 马 耕, 冯 丹, . 大尺寸真三轴煤岩水力压裂模拟试验 与裂缝扩展分析[J]. 岩土力学, 2019, 40(5): 1890-1897.
[5] 徐辰宇, 白 冰, 刘明泽, . 注CO2条件下花岗岩破裂特征的试验研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(4): 1474-1482.
[6] 李 栋, 卢义玉, 荣 耀, 周东平, 郭臣业, 张尚斌, 张承客, . 基于定向水力压裂增透的大断面瓦斯 隧道快速揭煤技术[J]. 岩土力学, 2019, 40(1): 363-369.
[7] 肖晓春, 丁 鑫, 潘一山, 吕祥锋, 吴 迪, 王 磊, 樊玉峰, . 含瓦斯煤岩真三轴多参量试验系统研制及应用[J]. 岩土力学, 2018, 39(S2): 451-462.
[8] 梁天成,刘云志,付海峰,严玉忠,修乃岭,王 臻. 多级循环泵注水力压裂模拟实验研究[J]. , 2018, 39(S1): 355-361.
[9] 姜婷婷,张建华,黄 刚, . 煤岩水力压裂裂缝扩展形态试验研究[J]. , 2018, 39(10): 3677-3684.
[10] 严成增. 模拟水压致裂的另一种二维FDEM-flow方法[J]. , 2017, 38(6): 1789-1796.
[11] 陈江湛,曹 函,孙平贺,吴晶晶, . 三轴加载下煤岩脉冲水力压裂扩缝机制研究[J]. , 2017, 38(4): 1023-1031.
[12] 王志超,李大鸣,. 基于SPH-DEM流-固耦合算法的滑坡涌浪模拟[J]. , 2017, 38(4): 1226-1232.
[13] 舒 才,王宏图,施 峰,胡国忠,. 基于两能态吸附热理论的煤层瓦斯流动热-流-固多场耦合模型[J]. , 2017, 38(11): 3197-3204.
[14] 郑亚飞,张璐璐,张 洁,郑建国,于永堂,. 基于时变监测数据的降雨滑坡多目标随机反分析[J]. , 2017, 38(11): 3371-3377.
[15] 马 耕,张 帆,刘 晓,冯 丹,张鹏伟,. 地应力对破裂压力和水力裂缝影响的试验研究[J]. , 2016, 37(S2): 216-222.
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