多裂缝应力干扰研究

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近年来,在水平井分段压裂、同步压裂等新技术的推动下,中国非常规页岩气开采不断地取得新突破。页岩储层的开发都采用了水平井分段压裂技术,水平井各段裂缝之间的应力干扰作用使原场应力改变是裂缝网络形成的基础。研究裂缝宽度方向、裂缝长度方向的应力干扰以及停泵时间、排量等参数对应力干扰的影响对确定合理的水平井裂缝参数、解释缝网成因有一定理论指导意义。本文对多裂缝应力干扰进行了一定的研究,主要内容包括:(1)以均质、各向同性的二维平面应变模型为基础,依据变形后的人工裂缝诱导应力计算模型,结合复变函数理论和弹塑性力学知识计算了裂缝周围诱导应力差值的分布特征,并把诱导应力场中水平最大、最小主应力方向发生反转作为判断依据,得到了应力干扰条件下水平井分段压裂最优段间距优化方法。(2)将复变函数理论与位错理论相结合,以双水平井多裂缝为研究对象,建立了无限大介质中裂缝尖端应力强度因子计算的数学模型。分析了不同裂缝长度比值、裂缝间距、裂缝交叠长度对缝尖应力强度因子的影响。(3)推导建立了带时间、无因次距离的应力干扰量数学模型,分析了停泵时间、排量、滤失系数等参数对无因次应力干扰量的影响,并且分析了这些参数与不同压裂方式的关系。(4)推导建立了内外裂缝刚度系数计算模型,计算了不同裂缝条数条件下刚度系数、裂缝宽度比值随无因次距离的变化,并分析了这些变化与弹性模量和缝宽的关系。本文主要从上述四个方面对应力干扰进行了机理研究,取得了一些更深的认识。
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