新理論提高頁(yè)巖水力壓裂模擬準(zhǔn)確性

壓裂是頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)的必要措施，但由于目的層位于地下深部，至今也無(wú)法準(zhǔn)確了解壓裂過(guò)程中裂縫的發(fā)育情況。經(jīng)典斷裂力學(xué)研究是建立在沿垂直水平井段方向發(fā)育的裂縫不會(huì)出現(xiàn)其他分支的假設(shè)基礎(chǔ)上的。但實(shí)驗(yàn)室?guī)r芯研究表明，以此假設(shè)為基礎(chǔ)，計(jì)算的單口頁(yè)巖氣井的產(chǎn)量只有實(shí)際產(chǎn)量的萬(wàn)分之一。一些研究者認(rèn)為，水力壓裂縫連通了之前在頁(yè)巖層中存在的裂縫，導(dǎo)致實(shí)際產(chǎn)氣量遠(yuǎn)大于理論數(shù)量。

　　但美國(guó)西北大學(xué)麥考密克工程學(xué)院和洛斯阿拉莫斯國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的研究人員發(fā)現(xiàn)，頁(yè)巖中之前就存在的構(gòu)造裂縫在地應(yīng)力影響下因頁(yè)巖中的黏性流而封閉，他們假設(shè)在頁(yè)巖層中，沿當(dāng)前已封閉的裂縫有微裂縫軟弱層，正是這些軟弱層導(dǎo)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(yè)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(jì)算的結(jié)果與實(shí)際產(chǎn)量幾近一致。

　　這一成果將大幅提高頁(yè)巖氣單井產(chǎn)量預(yù)測(cè)的準(zhǔn)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(guó)國(guó)家科學(xué)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(yè)巖中的水力壓裂縫分支裂縫發(fā)育：如何準(zhǔn)確預(yù)測(cè)滲透率》。