针对上述科学问题,我校“化石能源勘探理论与开发技术”求真研究群体罗万静副教授及其合作者以复杂裂缝为研究对象,借助渗流力学、高等数学等相关理论,建立了新的裂缝单元模型,系统分析了Z型裂缝的压力变化和流量分布。研究取得的新认识如下:
1、提出了新的裂缝分类方法,将裂缝分为共面裂缝、非共面裂缝和复杂裂缝。共面裂缝可以用对称裂缝模型来描述(Cinco-Ley等,1978),非共面裂缝用翼模型来描述(Luo and Tang, 2015)。共面和非共面裂缝流体交换均发生在井筒,而复杂裂缝除了井筒外,裂缝之间的交点处也有流体交换 (图1)。
2、基于Fredholm方程,建立了新的裂缝单元模型(图2)。多个裂缝单元的组合可以形成任何复杂垂直裂缝。裂缝单元模型具有更大的灵活性和通用性,可以退化成对称裂缝模型(Cinco-Ley等,1978)和翼模型(Luo and Tang, 2015)(图1)。
3、分析了Z型裂缝的不稳态压力和流量分布,探讨了不同裂缝参数对压力的影响。根据裂缝翼的参数的差异,在裂缝相交处可能形成不同的流动模式,表现为源或者汇的特征。在流动晚期,对于低导流裂缝,其流量分布呈现近似的U型,裂缝两端对产量的贡献大,中间小(图3);对于中高导流能力裂缝,流量分布呈现L型,大量的流体来自于井筒附近(图4)。
该研究从复杂裂缝中抽调出一个基本的流动单元---裂缝单元。基于裂缝单元建立了新的裂缝流动方程,该方程较常规的数值模拟减少一半未知数,能极大的加快计算速度。研究成果能用于复杂裂缝系统形态的精确刻画,揭示流体在复杂裂缝系统中的流动规律。
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图1 新的裂缝分类方法
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图2 裂缝单元模型
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图3 低导流裂缝晚期流量分布
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图4 中导流裂缝晚期流量分布
述研究成果发表在石油工程国际权威刊物《SPE Journal》上:Luo, W. *, Tang, C., and Zhou, Y. A new fracture-unit model and its application to a Z-fold fracture.SPE Journal, 2019.24(1):319-333. [IF2017=2.55]
全文链接:https:// DOI:10.2118/194024-PA
附件20190402112009208535.pdf(1.3726578MB)