页岩水力压裂对地应力与孔隙压力影响规律研究

来源 :中国石油大学(华东) | 被引量 : 0次 | 上传用户:lijingmeng
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目前,我国页岩气开采同一平台的井间距大,未能达到储层的最大化开采,加密井钻井则成为提高储层动用率的重要方法。涪陵地区已完成的部分加密井钻井实践表明,受邻井水力压裂的影响,页岩气储层的地应力、地层孔隙压力都发生了较大变化,按照常规的设计和方法,加密井钻井复杂情况频发。因此,明确页岩水力压裂对地应力、孔隙压力的波及影响规律,对加密井安全高效钻井具有重要意义。本文基于扩展有限元方法,利用流-固耦合理论建立了不受单元边界限制,可以沿任意方位扩展的二维水力压裂模型,运用诱导应力理论对压裂后地应力和孔隙压力扰动进行了系统分析。讨论了不同地层岩石力学参数(地应力差异系数、泊松比、弹性模量、地层滤失系数)以及压裂施工参数(注入排量、簇间距、射孔角度、压裂液粘度)条件下压裂后地应力和孔隙压力的分布变化情况;最后针对页岩气压裂区加密井钻井的井间距以及地层坍塌压力进行了分析计算。研究结果表明:不同的地层岩石力学参数以及压裂施工参数条件下,地应力和孔隙压力受压裂的干扰不尽相同;在缝间及裂缝壁面地应力和孔隙压力分布受压裂的影响剧烈,随着与裂缝壁面的距离增大,应力分布趋于稳定;压裂后应力的分布变化受泊松比、弹性模量的影响主要表现在缝间,而应力的变化范围基本不受其影响;压裂后地层孔隙压力与注入排量、压裂液粘度以及地层滤失性有密切关系;整体上,当小排量、高压裂液粘度条件下,压裂低渗透率页岩储层时地应力和孔隙压力扰动的范围较小;簇间距和射孔角度对于缝间干扰有显著影响;加密井受邻井压裂干扰的影响,井壁坍塌压力有所增大,最优钻井方位发生改变;因此,在加密井钻井设计中,不仅要考虑储层参数条件,还应充分考虑邻井压裂的影响,合理设计钻井液密度,避免井壁坍塌、漏失等复杂问题的出现。
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