页岩油藏网络裂缝导流模型研究

Petroleum industry has an increasing interesting in the development of shale oil. Conductive fracture network is very important for the effective development of shale oil. Now, fracturing design does not meet the reservoir and operating characteristics and reservoir potential is not fully stimulated. In this study, we focus on the characteristics of fracture network in shale oil reservoirs. Experiments are planned on the conductivity of main propped fracture and self-propped fracture through self-made devices. Influence of rock mechanics, reservoir physical properties, closure stress, fluid properties, surface properties on fracture conductivity have been studied. Then, we study the microscopic structure changes of fracture face by using X-ray diffraction, Electron Probe, Acoustic Emission and Microscope, reveal the mechanisms of proppant embedment and the residual supporting width of self-supporting fracture under pressure. At the same time, we establish the 3D digitizing model of self-supporting fracture face through laser scanning and then propose the mechanism of fluid flow in self-supporting fracture. finally by conbining with the finite element numerical simulation. Finally, we propose a prediction theory of fracture network conductivity in shale oil. The methods and results of this research could provide a useful tool and guide to the fracturing treatment in shale reservoir.

页岩油有效开采的相关基础理论研究正在兴起，压裂后形成具有较高导流能力的网络裂缝是提高页岩油藏开发效果的关键技术。本课题立足页岩油藏网络裂缝特征，应用实验与理论相结合的方法，利用自研实验装置开展网络裂缝支撑主干裂缝和自支撑裂缝导流能力实验，研究岩石力学性质、储层物性、闭合应力、流体性质和裂缝面性质等对导流能力的影响规律；利用X衍射、能谱电镜、声发射和显微镜等实验，研究裂缝面微观结构影响规律，揭示支撑剂嵌入和自支撑裂缝残余开度支撑机理；在借助高分辨率三维激光扫描装置建立自支撑裂缝面三维数字模型的基础上，应用有限元数值模拟研究自支撑裂缝内流体流动规律，揭示自支撑裂缝流体流动机制。综合实验、嵌入机理和流动机制研究结果，建立考虑嵌入的支撑主干裂缝导流能力预测模型和自支撑裂缝导流能力预测模型，初步形成页岩油藏网络裂缝导流能力预测理论，指导页岩油藏水力压裂设计，促进页岩油藏压裂水平的提高。

项目紧密围绕页岩油气压裂网络裂缝导流模型研究的基础理论开展了深入研究。项目充分利用实验与理论相结合的手段，建立了考虑蠕变效应的支撑剂嵌入深度计算模型，实验揭示了粗糙裂缝面支撑剂嵌入的微观机理和影响机制，依据理论及实验优化了页岩油储层压裂支撑剂铺置浓度临界值；自主研发并完善了自支撑裂缝导流能力测试系统，建立了自支撑裂缝导流能力测试标准，实验揭示了自支撑裂缝导流能力影响因素和变化机制；定义了粗糙裂缝形貌表征特征参数，建立了自支撑裂缝内流动通道的几何模型，模拟了裂缝形变过程，采用非结构网格离散流体域，建立了自支撑裂缝导流能力计算模型，揭示了自支撑缝内流体流动机理。项目研究成果发表标注本基金论文30篇，其中SCI收录21篇、EI收录9篇；授权国家发明专利19项；制定能源行业标准1项（待出版）；同时作为重要创新点，成果获国家技术发明二等奖1项、中国专利优秀奖1项、四川省专利一等奖1项和四川省科技进步奖一等奖1项；主办相关学术会议1次，参加学术会议10次；项目执行期间，项目负责人及项目组成员获国家杰出青年科学基金、长江学者特聘教授、“万人计划”科技创新领军人才、四川省杰出人才奖、四川省学术和技术带头人后备人选、孙越崎青年科技奖等多项荣誉称号；另培养博士3名、硕士6名。本项目的理论研究成果在中国海相深层页岩气得到直接应用，同时在致密油气藏也得到广泛推广应用，并支撑了相关国家科技重大专项的完成，在渤海湾油气盆地进行现场应用平均增油提高33%。研究成果促进了非常规储层体积压裂复杂缝形成的基础理论研究，并对页岩体积压裂缝网导流能力优化及压裂设计具有重要指导意义。