專業(yè)論文 | 基于ABAQUS子程序UAMP編程實現(xiàn)水平井分段多簇壓裂流量動態(tài)分配

2023-08-04 11:02:52 來源：軟服之家

作者：李金波

單位：東北石油大學

工程背景

(資料圖片)

隨著非常規(guī)油氣資源開發(fā)的興起，水平井分段多簇壓裂的作用愈加重要。為了實現(xiàn)致密儲集層高效開發(fā)，需采用水平井分段壓裂技術產(chǎn)生密集且垂直于井筒的多條橫切縫來擴大儲集層泄流面積。但生產(chǎn)測井數(shù)據(jù)表明，30%甚至更多的射孔簇對產(chǎn)量沒有貢獻。儲層的改造體積將顯著影響低滲透儲層增產(chǎn)效果，水平井壓裂段、簇數(shù)的不斷增加將使得油氣產(chǎn)量得到顯著提升。目前對水平井分段壓裂的裂縫間距及擴展規(guī)律缺乏足夠的認識，尤其缺乏對于流量動態(tài)分配的研究，這對于有效設計壓裂施工以獲得儲層最大化開采具有重要意義。

有限元模型

本模型基于流— 固耦合基本方程、裂縫起裂與擴展的損傷力學原理和流流量控制理論，根據(jù)平面應變假設，利用擴展有限元法（XFEM）建立三條裂縫同步擴展數(shù)值模型，見下圖。模型尺寸為400m×200m，四周位移邊界固定，地層參數(shù)以吉木薩爾蘆草溝組某井數(shù)據(jù)為例。

水平井多裂縫擴展數(shù)值模型

計算分為兩步，第一步平衡地應力，模擬儲層初始的賦存狀態(tài)，第二步，以總排量為9m3/min的速度注入壓裂液模擬水力壓裂過程。

有限元計算結果與結論

儲層的孔隙壓力分布及裂縫擴展形態(tài)，同時提取了壓力—流量曲線如圖所示。由圖可知在初始階段，內(nèi)側裂縫的縫內(nèi)壓力稍大于外側裂縫，對于壓裂液的阻力較大，使外側裂縫的注入流量大于內(nèi)側裂縫，隨著壓裂液注入，內(nèi)外裂縫的壓力出現(xiàn)明顯差異，內(nèi)側裂縫壓力遠大于外側裂縫，而注入流量遠小于外側裂縫，在注入流量差異和縫間干擾的作用下，內(nèi)側裂縫受到抑制，外側裂縫擴展較快而發(fā)生偏轉，三縫同步擴展時壓力與流量成反比例關系，與流量分配控制的原理規(guī)律相符，因此證明了子程序編程的正確性。

儲層裂縫形態(tài)

壓力—流量曲線

當裂縫近間距擴展時，由于縫間干擾應力，使得地應力場發(fā)生不同程度的偏轉，中間裂縫受到抑制，外側裂縫發(fā)生偏轉現(xiàn)象。同時縫間干擾使得三條裂縫的縫內(nèi)壓力值出現(xiàn)差異，中間裂縫受到來自兩側裂縫的應力，縫內(nèi)壓力較大，使其對于壓裂液注入的阻力增加而導致流量減小，使中間裂縫的擴展受到抑制。隨著裂縫間距的增加，縫間干擾減小，三條裂縫呈現(xiàn)均勻擴展的形態(tài)，30m-40m的間距較為合適，使多個裂縫在保證施工安全的情況下均勻有效地擴展。

不同間距裂縫擴展形態(tài)

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