1.Introdução
Após o desenvolvimento eficiente e em larga escala de gás de xisto, com o mar raso na China, o desenvolvimento de gás de xisto profundo se tornou uma área-chave para garantir a segurança energética. Embora a fábrica tridimensional de poços e a tecnologia de fraturamento de vários estágios e multi-cluster de vários estágios e longos e multi-cluster possa melhorar o efeito da produção, no desenvolvimento de gás de xisto profundo, devido a fatores como alta diferença de estresse, fraturas naturais, pequenas falhas e desenvolvimento de fraturadores e parâmetros de construção, o problema da fatura interferença interferente. Uma das características importantes do reservatório de gás de xisto profundo no sul de Sichuan é o desenvolvimento de pequenas falhas. Eles têm uma força em larga escala, sem força coesa na superfície da parede e têm alta condutividade e alta característica de perda de filtração, que causam facilmente as fraturas de fraturamento durante a fraturamento com zíper para se comunicar com as fraturas fraturadas dos poços adjacentes. Atualmente, a maioria dos estudiosos nacionais e estrangeiros se concentra na pesquisa sobre a influência de fraturas naturais na extensão das fraturas hidráulicas, enquanto há poucos estudos sobre a extensão das fraturas hidráulicas sob a influência de múltiplos poços e pequenas falhas. Portanto, é de grande importância entender profundamente a lei de canalização de fraturas fraturadas com fraturamento de poços de gás de xisto profundo sob a influência de pequenas falhas.
2. Modelo teórico de fraturamento zombado baseado no método de elemento de discreto finito
● Idéias básicas do método do elemento de discreto finito O reservatório de gás de xisto profundo é considerado um todo composto por matriz de rocha, fraturas naturais ou falhas. O método de inserção de elementos e elementos de elemento finito é usado. Ao definir os parâmetros da propriedade mecânica dos elementos articulares, são descritos fraturas ou falhas. Durante a fratura, se a pressão do fluido exceder o limite de fratura do elemento articular, o elemento articular quebrará e formará uma fratura. Este método usa o algoritmo de julgamento do par de contatos NBS eficiente e o algoritmo de cálculo da força de contato com base em potencial para realizar a unificação e padronização do tratamento de vários tipos de contatos angulares. Ele consome menos memória e é conveniente para a operação paralela de programas. É adequado para resolver problemas de engenharia em larga escala, como fraturamento com zíper de vários poços.
● Modelo de propagação de fraturas Modelo de fluxo de poço de acordo com a lei de Kirchhoff, a pressão do buraco inferior é composta pela resistência de atrito ao longo do furo do poço, a resistência ao atrito da perfuração e a pressão da boca da fratura. O fluxo de entrada de cada agrupamento de fraturas segue a lei da conservação em massa. Fratura do modelo de fluxo interno quando a quantidade de abertura ou deslizamento do elemento articular excede o valor limite, o elemento junta quebra e forma uma fratura. O fluxo fluido na fratura segue a lei cúbica. O fluxo entre nós está relacionado à diferença de pressão. Ao mesmo tempo, a troca fluida entre o elemento articular fraturada e a matriz da rocha é considerada. Modelo de fratura de elementos articulares Três modos de fratura de elementos articulares (falha de tração, falha de cisalhamento e falha mista de cisalhamento de tração) são definidos. O fator de dano D é usado para caracterizar quantitativamente o grau de dano de elementos articulares. Modelo de acoplamento de fluido-sólido O processo de acoplamento de fluido-sólido envolve a relação entre a alteração da abertura da fratura e a tensão de formação e a mudança do estado de fluxo de fluido na fratura. Ao considerar a força de ação do fluido na superfície da parede da fratura e a influência da deformação da massa da rocha no fluxo do fluido, a relação entre a deformação do fluido e da matriz da rocha, a equação de equilíbrio de equilíbrio de tensão de formação, a equação da equação de cálculo da força de contato e a equação de cálculo de tensão triangular.
3. Verificação do Model
● Verificação da instância do campo de minas Tomando a 5ª seção do poço 4 na plataforma X de gás de xisto profundo no sul de Sichuan como exemplo para estabelecer um modelo de verificação de propagação de fraturas. Há uma pequena zona de falha nesta seção de fraturamento. Os resultados da simulação são basicamente consistentes com os dados micro-sísmicos de campo, o que prova a precisão do modelo.
● Verificação da precisão A análise de sensibilidade da etapa do tempo de simulação e do tamanho da grade é realizada, respectivamente. Os resultados mostram que a etapa de tempo e o tamanho da grade têm um certo impacto no processo de simulação, mas o método iterativo usado é confiável e robusto.
4. Análise de resultado de simulação numérica
● Influência de se aproximar do ângulo de pequena falha A influência de pequenas falhas com diferentes ângulos de aproximação na lei de canalização de fraturamento com zíper é simulado. Os resultados mostram que, após a fratura da fratura, se cruza com a pequena falha, é capturada pela pequena falha e não há fenômeno de cruzamento. Comparados com as fraturas naturais, pequenas falhas têm um efeito de bloqueio mais óbvio na extensão das fraturas de fraturamento na direção do estresse principal horizontal máximo. Com o aumento do ângulo que se aproximava de pequenas falhas, o aumento da pressão do poço de resposta diminui e o tempo de resposta à pressão aumenta.
● Influência da distância do poço para a pequena falha A influência da distância entre a posição central da pequena falha e o poço horizontal na lei de canalização de pressão fraturadora com fraturamento com zíper é estudada. Quanto mais próxima a pequena falha é do furo do poço, mais fácil é para o poço se comunicar com a pequena falha, resultando na formação de novas fraturas nas duas extremidades da pequena falha. Quanto maior a distância do poço pré-fraturado, maior o aumento da pressão e maior o tempo de resposta da pressão do poço de resposta.
● Influência da pequena falha em faixas, predefinindo vários elementos articulares em larga escala para construir pequenas falhas em faixas, é estudada a influência de pequenas falhas em faixas na propagação de fraturas e no comportamento de canalização da fraturamento com zíper. Durante o processo de fraturamento, as fraturas entre camadas são fáceis de formar em várias falhas pequenas, que constroem um canal de fluxo para a canalização de fratura de fraturamento entre poços. Com o aumento do número de pequenas camadas de falha e largura de banda, o aumento da pressão do poço de resposta diminui e o tempo de resposta à pressão aumenta.
● Influência da distância desalinhamento entre dois orifícios de perfuração do poço A influência da distância de desalinhamento entre os orifícios de perfuração dos poços adjacentes na propagação de fraturamento de fraturamento e a lei de canalização de dois poços é estudada. Com a ação da junta de pequenas falhas, as fraturas fraturadas entre dois poços formam canalização, mas a resposta após a canalização é diferente. Com o aumento da distância de desalinhamento dos orifícios da perfuração, o aumento da pressão da resposta aumenta gradualmente e o tempo de resposta à pressão diminui gradualmente.
5.Clusões
Pequenas falhas são características estruturais geológicas importantes dos reservatórios de gás de xisto profundo e têm um impacto significativo na trajetória de propagação de fraturas entre os poços de vários poços durante a fraturamento com zíper. Comparados com fraturas naturais, pequenas falhas têm uma capacidade mais forte de capturar e bloquear fraturas hidráulicas. Fatores como o ângulo que se aproximam de pequenas falhas, a distância do furo do poço, o número de camadas e a largura de banda e a distância de desalinhamento dos orifícios de perfuração entre dois poços afetarão o aumento do tempo de resposta da pressão e a resposta da resposta. No design de fraturamento com zíper real, a particularidade de pequenas falhas deve ser considerada. Com base em uma profunda compreensão da lei de influência de diferentes pequenas falhas características em seções de fraturamento, o projeto de fraturamento deve ser realizado mais direcionado.