油层压裂模拟的损伤力学方法及数值应用实例_沈新普_金生吉.pdf

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1、第36卷第3期沈阳工业大学学报Vol.36No.3第230期14年5月傅少君Jo，u等rna:l边坡工程中抗滑群桩工程特性的数值分析ofShenyangUniversityofTechnologyMay.2014doi:10．7688/j．issn．1000－1646．2014．03．18*油层压裂模拟的损伤力学方法及数值应用实例沈新普，金生吉(沈阳工业大学建筑工程学院，沈阳110870)摘要:为了充分发挥油层改造的效力，采用塑性损伤有限单元法，模拟水力压裂产生裂纹的扩展和分布情况，并以此为依据，对某油田长度为

2、400m的致密砂岩储层中一条水平井多段压裂的段间距设计进行优化选择，并使用标量损伤从数学上表达注水压裂在油层中产生微裂纹的体积密度．数值计算中采用固液耦合的三维有限元格式来模拟渗流与变形的耦合力学行为．为了对压裂区进行准确模拟，计算中采用了子模型技术．计算结果中给出了给定注水速率时相应的三维损伤演化，同时给出了损伤场、孔隙压力场和主应力场的分布．根据数值计算结果，推荐的段间距为80m，这样400m的水平井段应该采用6段压裂．关键词:塑性;损伤;裂纹;水力压裂;致密砂岩;有限元;水平井;非常规石油资源;有效裂纹中

3、图分类号:TE343文献标志码:A文章编号:1000－1646(2014)03－0341－06NumericalmethodandapplicationexampleofstimulationdamagemechanicsforfractureofreservoirformationSHENXin-pu，JINSheng-ji(SchoolofArchitectureandCivilEngineering，ShenyangUniversityofTechnology，Shenyang110870，China)A

4、bstract:Inordertosufficientlyexerttheefficacyofreservoirformationimprovement，thepropagationanddistributionofcracksgeneratedunderhydraulicfractureweresimulatedwiththeplasticdamagefiniteelementmethod．Inaddition，theintervadesignforthemultistagefractureofhorizon

5、talwellinthetightsandreservoirofcertainoilfieldwithlengthof400mwasoptimizedandselected．Thevolumedensityofmicrocracksinthereservoirformationcausedbyinjectionfracturewasmathematicallyexpressedwiththescalardamage．A3Dfiniteelementmethod(FEM)withsolid-liquidcoupl

6、ingwasadoptedinthenumericalcalculation，andthecouplingmechanicalbehivoroftransfusionanddeformationwassimulated．Inordertoaccuratelysimulatethefractureregion，thesubmodeltechniquewasusedinthecalculation．Thecorresponding3Ddamageevolutionatthegiveninjectionspeedwa

7、sobtainedinthecalculatedresults．Meanwhile，thedistributionofdamagefield，porepressurefieldandmainstressfieldwasattained．Accordingtothenumericalcalculatedresults，therecommendedintervalis80m，andthus，6stagefractureissuggestedforthehorizontalwellwiththelengthof400

8、m．Keywords:plasticity;damage;crack;hydraulicfracture;tightsand;finiteelement;horizontalwell;unconventionalpetroleumresource;effectivecrack收稿日期:2013－11－29．基金项目:国家自然科学基金面上项目(11272216)．作者简介:沈新普(196