压裂液流速对页岩破裂裂缝扩展的定量分析

该研究论文深入探讨了压裂液流速对页岩体积压裂裂缝扩展的影响。研究人员以四川盆地三叠统须家河组须五段页岩储层为实验对象，运用流-固耦合原理和Abaqus扩展有限元软件建立了一套三维数值模型。模型中，他们模拟了在射孔方向逆时针30度处预设的人工裂缝，以模拟实际地质条件下的裂隙发育情况。研究的重点集中在压裂液流速的变化如何影响水力压裂过程中的裂缝扩展。 压裂液流速与多个关键参数之间的关系是研究的核心。研究发现，随着压裂液流速从0.5 mm³/s提升到2 mm³/s，裂缝长度明显增加，但裂缝宽度却有所减小，这表明高流速可能导致裂缝更长但更窄。同时，压裂体积也随之增大，说明更高的流速有助于更大的液体渗透。此外，裂缝内的主应力分布呈现出“八”字形对称，这是流速影响下自然应力场变化的一个体现。 论文还通过将水力压裂压强的最大值转化为起裂压力，结果显示这个转化后的数值与理论计算的起裂压力有良好的一致性，证明了所建立模型的精确性和有效性。然而，随着流速的增加，裂缝的压裂体积增长趋势逐渐减缓，裂缝形态趋向于“长、细、弯”，表明经济流速在1 mm³/s附近，更高的流速可能会导致压裂效果受限，因为裂缝尖端闭合现象更为明显。 这项研究为理解压裂液流速对页岩储层水力压裂裂缝扩展的控制机制提供了定量的数据支持，对于优化页岩气开采工艺和提高生产效率具有重要的实际应用价值。它强调了在设计压裂作业时，需综合考虑流速对裂缝形态、体积和压裂效果的影响，以实现高效、经济的开采。