【摘 要】
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非常规储层具有渗透率低、孔隙率小的特点,开采过程中需要利用水力压裂工艺对储层进行改造,提升其渗透性,以到达增产目的。储层中天然裂隙的存在非常普遍,一方面天然裂隙本身的物理力学性质会影响水力压裂裂隙扩展的方向,另一方面天然裂隙分布对水力压裂裂隙的形态也有显著影响。因此,想要实现对水力压裂扩展行为的预测,需对水力压裂裂隙与天然裂隙间的交互作用展开研究。本文研究内容如下:（1）基于PPCZ（Pore P
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非常规储层具有渗透率低、孔隙率小的特点,开采过程中需要利用水力压裂工艺对储层进行改造,提升其渗透性,以到达增产目的。储层中天然裂隙的存在非常普遍,一方面天然裂隙本身的物理力学性质会影响水力压裂裂隙扩展的方向,另一方面天然裂隙分布对水力压裂裂隙的形态也有显著影响。因此,想要实现对水力压裂扩展行为的预测,需对水力压裂裂隙与天然裂隙间的交互作用展开研究。本文研究内容如下:（1）基于PPCZ（Pore Pressure Cohesive Zone）模型建立了水力压裂数值模拟方法,利用单裂隙水力压裂的解析解验证了该方法的适用性,研究了压裂液注入流速和水平地应力大小对水力压裂过程的影响,归纳了这些因素对水力压裂过程的影响规律:增大压裂液注入流速,可以增大注入孔处的裂隙开度;增大地应力,水力压裂过程的起裂压力和扩展压力也会相应增大。（2）利用数值模型讨论了水力压裂裂隙与天然裂隙间相互作用机理。首先,利用Delaunay三角化方法表征了非常规储层中岩石的非均匀性,建立平行双裂隙水力压裂数值模型,考虑裂隙走向、地应力比对水力压裂过程的影响。结果表明:（a）水力压裂裂隙在天然裂隙处是否转向与天然裂隙与人工裂隙的交角相关,角度越小,水力压裂裂隙越容易在天然裂隙处转向;（b）均匀地应力下,水力压裂裂隙在于天然裂隙相遇时,天然裂隙一般为张拉破坏,而增大应力比,天然裂隙则会倾向于发生剪切滑移;（c）在应力比（水平Y方向地应力与X方向地应力之比）较大的情况下,水力压裂裂隙倾向于穿透天然裂隙。（3）开展了随机裂隙网络中水力压裂过程研究,利用蒙特卡罗方法模拟天然裂隙的随机分布,考虑随机裂隙的走向、地应力比等对水力压裂过程的影响。结果表明:（a）在均匀地应力下,天然裂隙与水力压裂裂隙的交角对水力压裂在天然裂隙转向后的扩展方向存在影响;（b）不同的应力比会影响水力压裂裂隙与天然裂隙的交互方式;（c）在天然裂隙密集且分布复杂的情况下,地应力对水力压裂的影响非常微弱,水力压裂过程中会打开较多的天然裂隙,形成复杂的裂隙网络。
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