体积压裂复杂裂缝起裂与延伸基础理论研究
【压裂】体积压裂机理及3D动画演示
【压裂】体积压裂机理及3D动画演⽰体积压裂是指在⽔⼒压裂过程中，使天然裂缝不断扩张和脆性岩⽯产⽣剪切滑移，形成天然裂缝与⼈⼯裂缝相互交错的裂缝⽹络，从⽽增加改造体积，提⾼初始产量和最终采收率。
⼀、体积压裂机理体积压裂的作⽤机理：通过⽔⼒压裂对储层实施改造，在形成⼀条或者多条主裂缝的同时，使天然裂缝不断扩张和脆性岩⽯产⽣剪切滑移，实现对天然裂缝、岩⽯层理的沟通，以及在主裂缝的侧向强制形成次⽣裂缝，并在次⽣裂缝上继续分⽀形成⼆级次⽣裂缝，以此类推，形成天然裂缝与⼈⼯裂缝相互交错的裂缝⽹络。
从⽽将可以进⾏渗流的有效储层打碎，实现长、宽、⾼三维⽅向的全⾯改造，增⼤渗流⾯积及导流能⼒，提⾼初始产量和最终采收率。
体积压裂的提出，是基于体积改造这⼀全新的现代理论⽽提出。
体积改造理念的出现，颠覆了经典压裂理论，是现代压裂理论发展的基础。
常规压裂技术是建⽴在以线弹性断裂⼒学为基础的经典理论下的技术。
该技术的最⼤特点就是假设压裂⼈⼯裂缝起裂为张开型，且沿井筒射孔层段形成双翼对称裂缝。
以1条主裂缝实现对储层渗流能⼒的改善，主裂缝的垂向上仍然是基质向裂缝的“长距离”渗流，最⼤的缺点是垂向主裂缝的渗流能⼒未得到改善，主流通道⽆法改善储层的整体渗流能⼒。
后期的研究中尽管研究了裂缝的⾮平⾯扩展，但也仅限于多裂缝、弯曲裂缝、T 型缝等复杂裂缝的分析与表征，但理论上未有突破。
⽽“体积改造”依据其定义，形成的是复杂的⽹状裂缝系统，裂缝的起裂与扩展不简单是裂缝的张性破坏，⽽且还存在剪切、滑移、错断等复杂的⼒学⾏为（图1-1所⽰）。
图1-1 体积压裂⽰意图⼆、体积压裂的地层条件（1）天然裂缝发育，且天然裂缝⽅位与最⼩主地应⼒⽅位⼀致。
在此情况下，压裂裂缝⽅位与天然裂缝⽅位垂直，容易形成相互交错的⽹络裂缝。
天然裂缝的开启所需要的净压⼒较岩⽯基质破裂压⼒低50%。
同样，有模型研究复杂天然裂缝与⼈⼯裂缝的关系，以及天然裂缝开启的应⼒变化等，建⽴了天然裂缝发育与扩展模型，研究表明，在体积改造中，天然裂缝系统会更容易先于基岩开启，原⽣和次⽣裂缝的存在能够增加复杂裂缝的可能性，从⽽极⼤地增⼤改造体积。
水力压裂多裂缝基础理论研究
水力压裂多裂缝基础理论研究水力压裂技术是一种广泛应用于石油、天然气等矿产资源开采中的重要方法。
在水力压裂过程中，由于地层岩性的复杂性和压力传递的特殊性，往往会产生多裂缝现象。
多裂缝的生成、扩展和相互作用对采矿工程的稳定性和安全性具有重要影响，因此针对水力压裂多裂缝的基础理论研究具有重要意义。
本文旨在深入探讨水力压裂多裂缝的基础理论，为相关工程实践提供理论支撑。
水力压裂多裂缝的基础理论主要涉及裂缝的产生原因、特征和影响等方面。
在采矿工程中，地层岩性的不均匀性和应力分布的不确定性是导致多裂缝产生的主要原因。
裂缝的产生会导致地层中的压力重新分布，进而引发裂缝的扩展和相互作用。
多裂缝的特征主要表现在裂缝的数量、形态、大小和方向等方面。
裂缝的数量和形态受地层岩性、开采规模和压力条件等因素影响，而裂缝的大小和方向则与应力分布和地层构造有关。
多裂缝的影响主要表现在以下几个方面：多裂缝会导致地层中的压力重新分布，影响采矿工程的稳定性和安全性。
多裂缝会降低采矿效率，增加采矿成本。
多裂缝还可能引发地面塌陷等地质灾害。
因此，针对水力压裂多裂缝的基础理论研究具有重要意义。
为了深入探讨水力压裂多裂缝的基础理论，本文设计了一系列实验研究。
实验过程中，我们采用了真实地层岩样和实际施工条件，通过模拟水力压裂过程，观察和记录了多裂缝的产生、扩展和相互作用情况。
同时，我们采用了岩石力学测试仪器和压力传感器等设备，对裂缝的数量、形态、大小和方向等特征进行了详细测量。
实验结果表明，地层岩性的不均匀性和应力分布的不确定性是导致多裂缝产生的主要原因。
在采矿工程中，多裂缝的产生会导致地层中的压力重新分布，引发裂缝的扩展和相互作用。
多裂缝的数量和形态受地层岩性、开采规模和压力条件等因素影响，而裂缝的大小和方向则与应力分布和地层构造有关。
为了进一步验证水力压裂多裂缝基础理论的正确性，本文采用了数值模拟方法。
我们建立了水力压裂多裂缝的数值模型，该模型基于弹塑性力学理论，并考虑了地层岩性的不均匀性和应力分布的不确定性等因素。
《致密气藏体积压裂伤害机理实验研究》范文
《致密气藏体积压裂伤害机理实验研究》篇一一、引言随着油气资源的日益紧缺，致密气藏的开发成为了国内外研究的热点。
在致密气藏的开发过程中，体积压裂技术被广泛地应用，以提高气藏的采收率。
然而，体积压裂过程中可能对气藏造成伤害，影响其产能。
因此，本文旨在通过实验研究致密气藏体积压裂的伤害机理，为优化体积压裂技术提供理论依据。
二、实验材料与方法1. 实验材料本实验采用致密岩心、压裂液、支撑剂等材料。
其中，致密岩心取自某致密气藏，具有代表性的岩性特征。
2. 实验方法（1）制备致密岩心模型，模拟实际气藏条件；（2）进行体积压裂实验，记录压裂过程中的压力、流量等数据；（3）对压裂后的岩心进行物理、化学性质分析，观察其伤害程度；（4）通过对比实验数据，分析体积压裂对致密气藏的伤害机理。
三、实验结果与分析1. 压裂过程中的压力、流量变化在体积压裂过程中，随着压裂液的注入，岩心模型内的压力逐渐升高。
当压力达到一定值时，岩心开始出现裂缝。
随着裂缝的扩展和连通，压力逐渐稳定，流量也逐渐增大。
2. 岩心伤害程度分析（1）物理性质分析：通过对压裂后的岩心进行物性测试，发现其孔隙度、渗透率等有所降低，表明体积压裂对岩心造成了一定的伤害。
（2）化学性质分析：通过对比压裂前后岩心的化学成分，发现压裂液中的某些化学物质可能对岩心造成一定的化学伤害。
3. 伤害机理分析（1）物理伤害：体积压裂过程中，岩心受到较大的应力作用，导致其内部结构发生破坏，孔隙度、渗透率降低。
此外，支撑剂的加入也可能对岩心造成一定的物理伤害。
（2）化学伤害：压裂液中的某些化学物质可能与岩心中的矿物发生反应，导致岩心性质发生变化。
例如，某些酸性物质可能溶解岩心中的某些矿物，降低其稳定性。
四、结论通过实验研究，我们发现致密气藏体积压裂过程中存在物理和化学伤害机理。
物理伤害主要表现在岩心内部结构的破坏和孔隙度、渗透率的降低；化学伤害则主要由于压裂液中的化学物质与岩心中的矿物发生反应，导致岩心性质发生变化。
非常规油气藏新一代体积压裂技术的几个关键问题探讨
第 51 卷 第 4 期石 油 钻 探 技 术Vol. 51 No.4 2023 年 7 月PETROLEUM DRILLING TECHNIQUES Jul., 2023doi:10.11911/syztjs.2023023引用格式：蒋廷学. 非常规油气藏新一代体积压裂技术的几个关键问题探讨[J]. 石油钻探技术，2023, 51（4）：184-191.JIANG Tingxue. Discussion on several key issues of the new-generation network fracturing technologies for unconventional reservoirs [J].Petroleum Drilling Techniques，2023, 51(4)：184-191.非常规油气藏新一代体积压裂技术的几个关键问题探讨蒋廷学1,2,3（1. 页岩油气富集机理与有效开发国家重点实验室, 北京 102206；2. 中国石化页岩油气钻完井及压裂重点实验室, 北京 102206；3. 中石化石油工程技术研究院有限公司, 北京 102206）摘 要: 体积压裂技术是实现非常规油气藏高效开发的关键，围绕有效改造体积及单井控制EUR最大化的目标，密切割程度、加砂强度、暂堵级数及工艺参数不断强化，导致压裂作业综合成本越来越高。
为此，开展了新一代体积压裂技术（立体缝网压裂技术）的研究与试验，压裂工艺逐渐发展到“适度密切割、多尺度裂缝强加砂、多级双暂堵和全程穿层”模式。
为促进立体缝网压裂技术的发展与推广应用，对立体缝网的表征、压裂模式及参数界限的确定、“压裂–渗吸–增能–驱油”协同提高采收率的机制、一体化变黏度多功能压裂液的研制、石英砂替代陶粒的经济性分析及“设计–实施–后评估”循环迭代升级的闭环体系构建等关键问题进行了探讨，厘清了立体缝网压裂技术的概念、关键技术及提高采收率机理，对于非常规油气藏新一代压裂技术的快速发展、更好地满足非常规油气藏高效勘探开发需求，具有重要的借鉴和指导意义。
体积压裂裂缝分布扩展规律及压裂效果分析--以鄂尔多斯盆地苏53区块为例
体积压裂裂缝分布扩展规律及压裂效果分析--以鄂尔多斯盆地苏53区块为例郭鹏;姚磊华;任德生【摘要】The volume fracturing provides a new light for large-scale economic and effective development of tight sandstone gas reservoir.In order to analyze the fracture distribution and propagation laws during the volume fractu-ring, fluid-solid coupling models of the sandstone body were established with the RFPA-flow code based on the re-gional reservoir characteristics in Block Su53, Ordos basin and seepage-stress coupling theory.Then, the effects of guide fracture, natural fracture, and confining pressure on the fracture propagation were simulated with the pro-posed models during the volume paring volume fractured wells with common fractured wells and without fractured wells, technology advantages of volume fracturing show up.%体积压裂技术为致密砂岩气藏大规模经济有效开发提供了新的途径。
为了分析裂缝在体积改造中的分布和扩展规律，基于鄂尔多斯盆地苏53区块储层特征和渗流-应力耦合理论，采用RFPA-flow软件建立了储集层砂岩体的流固耦合模型，模拟分析了引导裂纹、天然裂缝、围压对体积压裂中裂缝扩展的影响。
体积压裂
提出及概念
作用机理
滑溜水压裂
应用
改造对象
数值模拟研究表明，储层改造的体积越大（以页岩气为例）， 压后增产效果越明显，储层改造体积与增产效果具有显著的正相 关性。
SRV=106ft3
1ft3=0.028m3 1ft=30.48cm=12in
提出及概念
作用机理
滑溜水压裂
应用
作用机理 • 体积压裂具体作用方式为： 通过压裂的方式对储层实施改造，在形成一条或者多条主 裂缝的同时，通过分段多簇射孔、高排量、大液量、低粘 液体、以及转向材料及技术的应用，使天然裂缝不断扩张 和脆性岩石产生剪切滑移，实现对天然裂缝、岩石层理的 沟通，以及在主裂缝的侧向强制形成次生裂缝，并在次生 裂缝上继续分支形成二级次生裂缝，以此类推。让主裂缝 与多级次生裂缝交织形成裂缝网络系统，将可以进行渗流 的有效储层打碎，使裂缝壁面与储层基质的接触面积最大， 使得油气从任意方向的基质向裂缝的渗流距离最短，极大 的提高储层的整体渗透率，实现对储层在长、宽、高三维 方向的全面改造，提高初始产量和最终采收率。
提出及概念
作用机理
滑溜水压裂
应用
几种压裂概念
体积压裂stimulated reservoir volume 缝网压裂Fracture network 同步压裂synchronous fracturing 整体压裂integral fracturing
提出及概念
作用机理
滑溜水压裂
应用
同步压裂
– “分段多簇”射孔技术 – 快速可钻式桥塞工具 – 大型滑溜水压裂技术
•
提出及概念 作用机理 滑溜水压裂
应 用
SRV的应用
分段多簇射孔的特点是：一次装弹+电缆传输+液体输送+桥 塞脱离+分级引爆，每级分4～6 簇射孔，每簇长度0.46～ 0.77m，簇间距20～30m，孔密16～20孔/m，孔径13mm，相 位角60°或者180°
《致密气藏体积压裂伤害机理实验研究》
《致密气藏体积压裂伤害机理实验研究》篇一一、引言随着油气资源的日益紧缺，致密气藏的开发成为了国内外研究的热点。
在致密气藏开发过程中，体积压裂技术作为一种有效的开采方法，已得到了广泛的应用。
然而，在实施体积压裂的过程中，可能产生的伤害问题日益受到关注。
因此，对致密气藏体积压裂伤害机理的实验研究显得尤为重要。
本文旨在通过实验研究，深入探讨致密气藏体积压裂的伤害机理，为优化体积压裂技术提供理论依据。
二、实验目的与意义本实验旨在通过对致密气藏体积压裂过程的模拟与实验，深入研究体积压裂过程中的伤害机理，揭示致密气藏体积压裂对储层的影响，为优化体积压裂技术提供理论依据。
同时，本实验研究有助于提高致密气藏的开发效率，降低开发成本，对推动致密气藏的开发具有重要意义。
三、实验原理与方法1. 实验原理：本实验基于岩石力学、渗流力学、化学工程等原理，通过模拟致密气藏体积压裂过程，研究压裂过程中产生的伤害机理。
2. 实验方法：（1）选取具有代表性的致密气藏岩心样品；（2）对岩心样品进行物理性质和化学性质的测试；（3）模拟体积压裂过程，记录压裂过程中的压力、流量等数据；（4）对压裂后的岩心样品进行物理性质和化学性质的测试，分析压裂对岩心样品的影响；（5）结合实验数据，分析致密气藏体积压裂的伤害机理。
四、实验过程与结果分析1. 实验过程：（1）准备阶段：选取合适的岩心样品，进行物理性质和化学性质的测试；（2）模拟阶段：通过高压泵等设备模拟体积压裂过程；（3）测试阶段：对压裂前后的岩心样品进行物理性质和化学性质的测试；（4）数据分析阶段：结合实验数据，分析致密气藏体积压裂的伤害机理。
2. 结果分析：（1）通过对岩心样品进行物理性质和化学性质的测试，发现致密气藏的物理性质和化学性质对体积压裂过程具有重要影响；（2）在模拟体积压裂过程中，发现随着压力的增大，岩心样品的渗透率逐渐降低，表明体积压裂过程中存在伤害现象；（3）对压裂前后的岩心样品进行对比分析，发现体积压裂后岩心样品的孔隙度和含水率均有所降低，进一步证明了体积压裂对储层的伤害；（4）结合实验数据，发现体积压裂过程中可能存在的伤害机理包括：裂缝延伸过程中产生的岩心破碎、储层敏感矿物溶解导致的孔隙坍塌、水锁效应等。
体积压裂
体积压裂1体积压裂体积压裂是指在水力压裂过程中，使天然裂缝不断扩张和脆性岩石产生剪切滑移，形成天然裂缝与人工裂缝相互交错的裂缝网络，从而增加改造体积，提高初始产量和最终采收率。
1.1体积压裂机理体积压裂的作用机理：通过水力压裂对储层实施改造，在形成一条或者多条主裂缝的同时，使天然裂缝不断扩张和脆性岩石产生剪切滑移，实现对天然裂缝、岩石层理的沟通，以及在主裂缝的侧向强制形成次生裂缝，并在次生裂缝上继续分支形成二级次生裂缝，以此类推，形成天然裂缝与人工裂缝相互交错的裂缝网络。
从而将可以进行渗流的有效储层打碎，实现长、宽、高三维方向的全面改造，增大渗流面积及导流能力，提高初始产量和最终采收率。
1.2体积压裂的地层条件1)天然裂缝发育，且天然裂缝方位与最小主地应力方位一致。
在此情况下，压裂裂缝方位与天然裂缝方位垂直，容易形成相互交错的网络裂缝。
天然裂缝的开启所需要的净压力较岩石基质破裂压力低50%。
同样，有模型研究复杂天然裂缝与人工裂缝的关系，以及天然裂缝开启的应力变化等，建立了天然裂缝发育与扩展模型，研究表明，在体积改造中，天然裂缝系统会更容易先于基岩开启，原生和次生裂缝的存在能够增加复杂裂缝的可能性，从而极大地增大改造体积。
2)岩石硅质含量高(大于35%)，脆性系数高。
岩石硅质(石英和长石)含量高，使得岩石在压裂过程中产生剪切破坏，不是形成单一裂缝，而是有利于形成复杂的网状缝，从而大幅度提高了裂缝体积。
3)敏感性不强，适合大型滑溜水压裂。
弱水敏地层，有利于提高压裂液用液规模，同时使用滑溜水压裂，滑溜水黏度低，可以进入天然裂缝中，迫使天然裂缝扩展到更大范围，大大扩大改造体积。
2太沙基有效应力原理太沙基（K. Terzaghi）早在1923年就提出了有效应力原理的基本概念，阐明了粒材料与连续固体材料在应力--应变关系上的重大区别，从而使土力学成为一门独立学科的重要标志。
σσ+μ=’式中σ为平面上法向总应力, kPa; σ′为平面上有效法向应力, kPa; μ为孔隙水压力, kPa。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
方 向
方 向
方 向
(m)
(m)
X方向(m) t=40min
X方向(m) t=60min
X方向(m) t=80min
σh σH
σh σH
σh σH
Y
Y
方 向
方 向
方 向
(m)
(m)
X方向(m) t=105min
X方向(m) t=135min
X方向(m) t=175min
-27-
5、体积压裂复杂裂缝延伸结果分析
第 条 分 支 缝 动 态 延 伸
Y
第 条 分 支 缝 动 态 延 伸
Y
第 条 分 支 缝 动 态 延 伸 计 算 相 交 点 处 新 的 参 数
M
Z
1
相交判定
相交判定
N
N
分支缝与天然 缝相交判定 N
Y
交点处流量、压力动态 分配计算较为困难。
-20-
计算分支缝及主缝起裂和延伸
5、体积压裂复杂裂缝延伸结果分析
1）近井径向缝网形成原理
当孔眼与天然缝随机相交，由于沿天然缝剪切及张性破裂压力低于岩 石本体破裂压力；并且不同井筒方位角下，孔眼上破裂压力值差减小，导 致近井径向多裂缝的产生成为可能。
近井径向缝网示意图
-13-
2、近井径向缝网形成分析
2）近井径向缝网形成影响因素分析
井周存在多个破裂压力相近的等效破裂点 裂缝延伸压力高于破裂压力，井底压力升高促使等效破裂点起裂延伸
夹角变化范围 0≤α≤90° ╳ ╳ 任意两个主应力方向上的应力差 ↘ ↗ √ √ 假设为圆片状裂缝 ↘ ↗ ╳ √ 延伸净压力随缝内实际压力变化 ↘ ↗ ╳ ╳ 计算中将断裂韧性设为定值
夹角
地应力差
裂缝半径
缝内实际压力
岩石断裂韧性
↘ √ √
-26-
σh σH
σh σH
σh σH
Y
Y
Y (m) (m) Y
体积压裂复杂裂缝起裂与延伸基础理论研究
西南石油大学
2013年7月
-1-
主 要 内 容
一、体积压裂复杂裂缝模拟研究现状
二、起裂与延伸力学分析和复杂裂缝数值模拟
三、结论及建议
-2-
一、体积压裂复杂裂缝模拟研究现状
1）体积压裂基础理论研究
①体积压裂基本含义（狭义）：采用水平井多段压裂，在水平井段上 形成多条人工主缝；通过开启和扩展天然裂缝，并实现各分支缝的相互沟 通，以形成的复杂裂缝网络在更大的储集空间内扩大泄油面积，提高低渗、 超低渗储层导流能力。 矿井实拍图 室内试验结果 数值模拟
-7-
正交线网模型模拟方法
汇 报 内 容
一、体积压裂复杂裂缝模拟研究现状
二、起裂与延伸力学分析和复杂裂缝数值模拟
三、结论及建议
-8-
1、体积压裂改造的储层条件分析
（1）地质构造
褶皱构造：由轴部向两翼发育天然裂缝的可能性越来越小。 断层构造：断面附近受到挤压更强，应力更大，天然裂缝越发育。
-9-
1、体积压裂改造的储层条件分析
5.开展复杂裂缝网络形成控制技术，包括储层天然裂缝评价方法，提 高缝内净压力的暂堵/封堵技术，加密射孔技术，优化射孔参数等研究。
6. 在基于体积压裂产能预测的基础上，探索性的开展以压后产量的 变化模拟反演复杂缝网几何尺寸的研究，为压裂效果评价提供创新性思 路和研究方法。
-32-
汇报完毕 敬请批评、指正！
并作为裂缝进一步延伸计算的初始点，交点越多（缝网越复杂）其模拟
难度更大。
目前的压裂理论难以兼顾多缝同时延伸模拟和单缝几何尺寸计算。
-29-
汇 报 内 容
一、体积压裂复杂裂缝模拟研究现状
二、起裂与延伸力学分析和复杂裂缝数值模拟
三、结论及建议
-30-
பைடு நூலகம்
三、结论及建议
1.进一步调研国内外体积压裂研究现状，总结形成复杂裂缝网络需 具备的基本地质参数条件范围，探索适宜我国压裂开发的关键技术。 2.开展适宜体积压裂的井位/层系定量优选技术研究，提高压裂的针 对性和有效性。
-3-
一、体积压裂复杂裂缝模拟研究现状
1）体积压裂基础理论研究
②水力压裂缝与天然缝相交后，分支缝起裂与延伸特征将决定裂缝 网络几何尺寸及复杂程度。
受力分析
测试设备
实验结果
-4-
一、体积压裂复杂裂缝模拟研究现状
2）体积压裂复杂裂缝模拟研究
①体积压裂复杂裂缝模型介绍。
Wire-mesh Model 正交线网模型
不同模式下破裂压力变化趋势
裂缝性地层典型压裂施工曲线
-14-
2、近井径向缝网形成分析
2）近井径向缝网形成影响因素分析
导致井底压力升高的其他因素
射孔摩阻
裂缝面粗糙度
井筒憋压
-15-
3、复杂裂缝起裂与延伸力学机理研究
复杂裂缝网络形成过程：
主缝穿透分支缝并延伸 分支缝延伸 （延伸判定） 分支缝延伸 分支缝中某一薄弱位置延伸 压裂施工 形成人工主缝 沟通天然缝
-17-
3、复杂裂缝起裂与延伸力学机理研究
2）复合型裂纹的起裂与延伸判定准则 复合型裂缝的起裂判定准则：(Warpinski & Teufel 1987)
p f n 1 cos 2 2 cos 2 3 cos 2 +T0
Y σ
复合型裂缝的延伸判定准则：(最大周向应力 理论-Erdogan)
θ
σ τ
r
θ r
max
3 1 cos 0 KⅠ cos 2 0 KⅡ sin 0 2 2 2 2 2 r
裂纹尖端
θ
r0
X
-18-
4、缝网压裂复杂裂缝延伸数学模型研究
1）模型概述
缝 网 压 裂 复 杂 裂 缝 延 伸 数 学 模 型 连续性方程 压降方程
非常规裂缝模型模拟方法
-6-
一、体积压裂复杂裂缝模拟研究现状
2）体积压裂复杂裂缝模拟研究
正交线网模型
模型特点
根据微地震数据点密度、 地质及测井等数据用于调整 正交天然缝间距。 通过调整σH拟合缝网基 本几何尺寸。 调整裂缝（裂缝沿水平 主应力方向且正交分布）相 互间距和粗糙因子拟合缝内 净压力。 缝网整体为椭圆状、裂 缝形态规则，但缝网尺寸与 微地震数据拟合难度大。
Δσ=2 MPa
水平应力差大，延伸压力大，分支缝不易扩展
-23-
5、体积压裂复杂裂缝延伸结果分析
延 伸 所 需 净 压 力 （ ）
MPa
Pfnet=5MPa
Pfnet=2MPa
压裂施工的实际净压力越高，延伸压力越高
-24-
5、体积压裂复杂裂缝延伸结果分析
延 伸 压 力 （ ）
MPa
KIC=1.2MPa•(m)0.5 断裂韧性越大，延伸压力越大
净压力增加， 延伸角变小
延伸角θ 0（σ 1-σ 3=0Mpa/Pnet=2Mpa） 延伸角θ 0（σ 1-σ 3=5Mpa/Pnet=2Mpa） 延伸角θ 0（σ 1-σ 3=10Mpa/Pnet=2Mpa）
应力差增加，延伸角增大。
-21-
5、体积压裂复杂裂缝延伸结果分析
2）裂缝延伸压力变化关系
延 伸 所 需 净 压 力 （ ）
延伸净压力随裂缝半径增大而减小；夹角对延伸净压力影响较小。
MPa
-22-
5、体积压裂复杂裂缝延伸结果分析
裂 缝 半 径
延 伸 所 需 净 压 力 （ ）
裂 缝 半 径
a(m)
a(m)
MPa
裂缝面法线与X轴夹角α (°)
裂缝面法线与X轴夹角α (°)
Δσ=5 MPa
（2）储层物性特征
石英含量 较高时， 可以适当 放宽粘土 含量的限 制。
美国成功实施体积压裂案例的矿物成分分析
-10-
1、体积压裂改造的储层条件分析
（3）岩石力学特征
杨氏模量较高 、泊松 比较低的地层脆性强， 天然缝较为发育 ，且
易发生断裂。
-11-
1、体积压裂改造的储层条件分析
（4）地应力状况
-33-
-19-
4、体积压裂复杂裂缝延伸数学模型研究
输入模拟时间点t 输入初始参数 计算人工主缝动态延伸尺寸 计算相交点处新的参数，作为相交 后继续起裂和延伸的初始值
计算特点：
增加分支缝 计算模块
①每条天然缝都需分配新的 计算模块，天然缝越多，计 算越复杂； ②对每条缝都需进行相交判 定，并在节点处重新分配计 算参数，缝网越复杂，计算 量越大；
排量：3m3/min 应力差：2MPa
1# 4#
σ
h
σ
H
排量：1.5m3/min 应力差：5MPa
1# 4#
σ
h
σ
H
2#
3#
2#
3#
t=45min
t=45min
①参数变化（排量降低、应力差增加）使得延伸的分支缝不能与2#天然缝相 交，难以沟通天然缝为裂缝网络的形成提供客观条件。 ②即使储层具有天然缝 ，在地应力变化剧烈（应力差较大）或者是施工参数 变化（排量较小）时，也不一定会形成裂缝网络。
-28-
5、体积压裂复杂裂缝延伸数学模型研究
3）复杂裂缝网络模拟计算难点
天然裂缝的条数、分布密度、物性参数的非均质性将使得分支裂缝起裂
与延伸计算更加困难。
当多条分支缝同时开启和扩展时，对每条裂缝几何尺寸的计算将使得模
拟难度和计算量大幅增加。
当分支缝间互相沟通时，其相交点处的流量、压力等参数将重新分配和
KIC=0.8MPa•(m)0.5
-25-
5、体积压裂复杂裂缝延伸结果分析