页岩储层人工裂缝导流能力衰减特征及影响因素研究
页岩储层普遍发育纳米级孔隙，渗流条件差，缝网压裂改造技术是实现其有效开发的关键技术。然而，开采过程中无支撑裂缝的闭合，支撑裂缝中支撑剂嵌入、变形、破碎、运移等现象的发生，导致人工裂缝导流能力出现不同程度的衰减，准确认识页岩储层人工裂缝的衰减特征可为页岩油气储层的高产和稳产提供重要保障。 针对当前页岩储层不同类型人工裂缝导流能力衰减特征差异和导流能力衰减内在机制认识模糊的现状，本文从理论建模和实验研究两个方面开展研究。针对支撑的页岩储层压裂主缝，基于弹性球三维堆积模型、K-C方程及Hertz弹性接触理论，建立了综合考虑支撑剂嵌入、变形和破碎的支撑裂缝导流能力计算模型，利用模型剖析了页岩储层支撑裂缝导流能力衰减内在机制。以页岩储层人造裂缝岩心为实验对象，针对不同类型的人工裂缝开展导流能力测试，揭示了不同类型人工裂缝导流能力衰减特征差异和各种影响因素对人工裂缝导流能力衰减的影响机制。明确了应力敏感是页岩储层人工裂缝导流能力衰减的主要原因，通过建立数值模型探究了人工裂缝应力敏感对页岩储层开发效果的影响机理。结果表明: （1）支撑剂铺置层数、粒径和弹性模量是影响页岩储层支撑裂缝导流能力衰减的主要因素。铺置层数主要影响支撑缝宽，且支撑缝宽受闭合应力影响较小;大粒径的支撑剂受力更加集中，支撑剂嵌入和变形加剧，导流能力衰减幅度较大;弹性模量越小，支撑剂嵌入深度和变形量越大。 （2）页岩储层人工裂缝无支撑时，未错位裂缝归一化导流能力与有效应力存在一定的线性关系，导流能力衰减特征与裂缝壁面特征、流体类型、裂缝条数和裂缝滑移有关。裂缝壁面粗糙或测试流体为液体时，缝内孔隙受压变形程度较大，导流能力衰减快;增加裂缝条数和使裂缝错位可以明显提高页岩裂缝岩心的渗流能力并降低其应力敏感性。 （3）页岩储层人工裂缝有支撑时，导流能力呈指数递减，导流能力衰减速率与预置缝宽和支撑剂粒径相关。增大缝宽可以明显降低导流能力的衰减速率;大粒径支撑剂相比于小粒径支撑剂容易发生嵌入和破碎，导流能力衰减速率大，预置缝宽1mm时，20-40目支撑剂衰减速率为0.0718MPa-1,40-70目支撑剂衰减速率仅为0.0473MPa-1。 （4）页岩储层支撑裂缝应力敏感对其开发的影响受制于储层基质的渗流能力。无支撑裂缝应力敏感对储层开发的影响集中于生产前期，闭合缝和剪切滑移缝的应力敏感差异对储层开发效果影响显著。 该研究可以为提高页岩储层开发水平提供必要的理论及技术支撑。
页岩储层;人工裂缝;导流能力;衰减特征;渗流条件
西安石油大学
硕士
油气田开发工程
陈军斌
2023
中文
TD83
2023-08-28（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）