陆相页岩储层水力裂缝穿层扩展规律

赵彦昕 许文俊 王雷 张光明 赵金洲

引用格式：赵彦昕，许文俊，王雷，张光明，赵金洲. 陆相页岩储层水力裂缝穿层扩展规律［J］. 石油钻采工艺，2023，45（1）：76-84.

摘要：陸相页岩储层垂向非均质性强，层间岩性与应力差异大，层间弱界面发育，水力裂缝穿层扩展困难，导致压裂改造效果不佳。基于有限元+黏聚力单元法建立了陆相页岩水力裂缝穿层扩展流固耦合模型，与解析解和室内实验结果对比验证了模型的准确性。基于此模型，采用单因素和正交实验分析法开展算例研究，揭示了各项地质与工程参数对陆相页岩储层水力裂缝穿层扩展行为的控制机理与影响规律。研究结果表明，层间界面剪切滑移改变水力裂缝垂向扩展路径，限制缝高增长；水力裂缝宽度较大，削弱缝高扩展能力。高层间界面胶结强度、高垂向应力差、低层间应力差、低抗拉强度差、低弹性模量差、高压裂液黏度、高注入排量，有利于水力裂缝实现穿层扩展，各因素影响程度的主次顺序为层间界面胶结强度＞层间应力差/抗拉强度差＞压裂液黏度/注入排量＞垂向应力差＞弹性模量差。研究成果进一步完善了陆相页岩储层水力压裂穿层扩展基础理论，为陆相页岩储层水力压裂选井、选层和施工方案优化设计提供了理论依据。

关键词：陆相页岩；水力压裂；穿层扩展；数值模拟；工程应用

中图分类号：TE357.1 文献标识码： A