《天然气与石油》

文章标题:页岩吸水诱发微裂缝模型及影响因素分析

文章作者:段国彬1 赵志红2 陈朝刚1 陈马林1 李平元3
关 键 字:页岩气;体积压裂;自吸;微裂缝;力学模型
文章摘要:

页岩气开发必须依靠水平井多段大规模压裂才能有效进行,具有液量大、返排率低、返排周期长等特点,大量的水长期滞留储层中与页岩作用,通过页岩孔隙、天然微裂缝和节理等进入页岩。国内外研究表明水进入页岩会诱发产生微裂缝,但其产生微裂缝的力学机理研究较少。针对该问题,首先开展了自吸诱发微裂缝的实验,分析了页岩吸水诱发微裂缝的现象;然后从页岩吸水受力分析出发,将页岩中吸水介质简化为椭圆形的孔,构建了椭圆孔边应力模型;再结合裂缝起裂准则,推导出诱导裂缝起裂力学模型;最后结合页岩储层的参数计算分析了椭圆孔边应力场和诱导裂缝起裂压力的影响因素。研究结果表明:椭圆孔起裂均在长轴方向发生拉张破坏;起裂方位在最大主应力方向;随长宽比增加,起裂压力大幅降低;起裂压力与抗张强度线性正相关。研究结果与前人实验研究所观察到的现象相吻合,对利用自吸诱发微裂缝机理增大页岩改造体积具有参考意义。