新理論提高頁巖水力壓裂模擬準確性

壓裂是頁巖氣開發(fā)的必要措施，但由于目的層位于地下深部，至今也無法準確了解壓裂過程中裂縫的發(fā)育情況。經(jīng)典斷裂力學研究是建立在沿垂直水平井段方向發(fā)育的裂縫不會出現(xiàn)其他分支的假設基礎(chǔ)上的。但實驗室?guī)r芯研究表明，以此假設為基礎(chǔ)，計算的單口頁巖氣井的產(chǎn)量只有實際產(chǎn)量的萬分之一。一些研究者認為，水力壓裂縫連通了之前在頁巖層中存在的裂縫，導致實際產(chǎn)氣量遠大于理論數(shù)量。

　　但美國西北大學麥考密克工程學院和洛斯阿拉莫斯國家實驗室的研究人員發(fā)現(xiàn)，頁巖中之前就存在的構(gòu)造裂縫在地應力影響下因頁巖中的黏性流而封閉，他們假設在頁巖層中，沿當前已封閉的裂縫有微裂縫軟弱層，正是這些軟弱層導致水力壓裂主裂縫之外產(chǎn)生了分支裂縫。他們的研究有別于前人之處還在于，考慮了多孔頁巖中的水滲流壓力。他們以軟弱層和水滲流壓力為基礎(chǔ)，建立了水力壓裂模型，計算的結(jié)果與實際產(chǎn)量幾近一致。

　　這一成果將大幅提高頁巖氣單井產(chǎn)量預測的準確性，也有助于優(yōu)化壓裂作業(yè)的流體用量和壓裂液回收。該研究成果已發(fā)布在美國國家科學院1月11日的論文集中，文章題為《發(fā)育封閉天然裂縫含氣（油）頁巖中的水力壓裂縫分支裂縫發(fā)育：如何準確預測滲透率》。