膠結型天然裂縫對水力裂縫影響的數值計算模型及機理

摘要：頁巖等非常規儲層中富含由礦物填充的膠結型天然裂縫,水力裂縫與膠結型天然裂縫間的相互作用機制是控制復雜裂縫網絡形成的關鍵。基于流動-變形耦合的內聚力模型,采用斷裂能參數對天然裂縫膠結強度進行簡化表征,建立了水力裂縫與膠結型天然裂縫間相互作用的數值模型。通過與單條水力裂縫極限情況漸進解對比,驗證了該方法的可行性。在此基礎上,研究了地應力、逼近角、膠結強度比以及壓裂液黏度和注入速率等因素對水力/天然裂縫相互作用的影響。研究結果表明:水平地應力差與最小水平地應力共同控制著水力裂縫的穿越行為;地應力差相同,最小水平地應力不同,水力裂縫最終幾何形態及縫內壓力分布可能不同;逼近角越小,水力裂縫越容易轉向沿天然裂縫擴展;膠結強度比越大,水力裂縫越不容易轉向沿天然裂縫擴展;忽略縫內流體濾失,相同的注入速率和流體黏度的乘積會導致相似的裂縫幾何形狀及注入點壓力變化。裂縫尖端前緣區域形成低孔隙壓力區與內聚力區大小有關:內聚力區越小,孔隙壓力越低。