水力裂缝沟通天然裂缝活化延伸的机理研究

页岩储层中天然节理、裂缝极为发育，水力压裂产生的水力裂缝可激活天然裂缝，形成复杂的弥散性裂缝缝网，起到增渗、增产的效果；另外，天然裂缝也是页岩气储存的介质，一部分气体以游离态的形式存在于天然裂缝当中。采用数值计算方法研究水力裂缝与天然裂缝的相互作用机理，重点探讨水力裂缝沟通天然裂缝活化延伸形成缝网的机制。计算模型包括单一天然裂缝和3条天然裂缝两种情况，计算变量考虑天然裂缝与水力裂缝的逼近角、主应力差和地层的弹性参数。研究表明:（1）随着逼近角的不同，地层的破裂应力存在一定的差异，逼近角为90°时，地层破裂所需要的临界水压最大，且地层的破裂应力随着主应力差的增大而减小；（2）无论是单一或3条天然裂缝，水力裂缝沟通天然裂缝活化后，分支裂缝的延伸方向基本恢复至与最大水平主应力平行的方向，当逼近角为90°时，裂缝的滑移量最大，激活效果最佳；（3）逼近角为90°时，天然裂缝尖端处容易出现水力裂缝双转向现象，更有利于形成复杂的裂缝网络，并且此时单元破裂数量最大，压裂效果最好；（4）随地层弹性模量的增大或泊松比的减小，激活天然裂缝的临界水压减小，说明储层的弹性属性会影响缝网的形成，在高弹性模量、低泊松比的脆性地层中射孔时会收到较理想的压裂效果。