【摘 要】
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致密油藏的开发成为非常规能源开发的热点问题,对于中国能源储备和国家能源战略安全有着极为重要的意义,目前致密油藏的开发主要依靠水力压裂技术,但水力压裂后地层裂缝情况描述是一个十分复杂的问题。为了更精确合理的解释水力压裂后地下裂缝的分布,压裂示踪是目前理论上能够直观、量化评价超深层资源动用状况的主体手段,但压裂示踪数学模型和示踪剂浓度理论解的研究尚不完善,具体表现在:第一,缺少同时考虑裂缝-基质流体交
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致密油藏的开发成为非常规能源开发的热点问题,对于中国能源储备和国家能源战略安全有着极为重要的意义,目前致密油藏的开发主要依靠水力压裂技术,但水力压裂后地层裂缝情况描述是一个十分复杂的问题。为了更精确合理的解释水力压裂后地下裂缝的分布,压裂示踪是目前理论上能够直观、量化评价超深层资源动用状况的主体手段,但压裂示踪数学模型和示踪剂浓度理论解的研究尚不完善,具体表现在:第一,缺少同时考虑裂缝-基质流体交换和裂缝应力敏感的压裂示踪数学模型;第二,常规的井间示踪方法不能应用于压裂示踪返排浓度求解的问题,缺少适合的求解流程。针对上述问题,本文重点围绕考虑裂缝-基质流体交换和裂缝应力敏感的压裂示踪数学建模和求解问题,基于数学理论解研究了示踪剂传质扩散、裂缝滞留、裂缝-基质流体交换和裂缝应力敏感对示踪剂浓度的影响机制。主要成果及认识可总结为以下两方面:（1）建立了一套不考虑侵入因子、考虑侵入因子和同时考虑侵入因子-应力敏感的压裂示踪注入、闷井和返排过程数学模型,论证了Dirchlet和Robin外边界条件的适用性,建立了注入过程示踪剂浓度分布的解析求解方法,构建了示踪剂返排浓度的解析-数值求解方法,解决了常规的井间示踪方法不能应用于压裂示踪返排浓度求解的问题,为将来的压裂示踪技术应用提供了数学模型和理论解。（2）裂缝-基质流体交换会使得示踪剂浓度不再呈对称形态,常规基于对称假设的求解方法不适用于压裂示踪;裂缝尖端的流体交换只影响短裂缝注入过程中示踪剂浓度分布,对示踪剂返排浓度影响很小;示踪剂的混合系数不影响其浓度峰值的位置,但会影响峰值的大小和浓度的分布区间长度;地层的滞留因子不改变示踪剂的返排峰值出现时间,但对示踪剂返排浓度的峰值有一定的影响;裂缝应力敏感会使示踪剂的浓度分布整体降低。本文建立了不同情形下压裂示踪数学模型和求解方法,从理论上厘清了示踪剂传质扩散、裂缝滞留、裂缝-基质流体交换和裂缝应力敏感对示踪剂浓度的影响机制,为压裂示踪技术在致密储层水平井压裂裂缝的应用提供了数学工具,有利于提高致密储层开发管理水平。
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