頁巖油水力壓裂裂縫特征場地級數值模擬優(yōu)化方法

引用格式：田建超，張藝，李凝，賈江芬，李偉杰，張登文. 頁巖油水力壓裂裂縫特征場地級數值模擬優(yōu)化方法［J］. 石油鉆采工藝，2024，46（3）：326-335.

摘要：壓裂井通常采用微地震監(jiān)測技術進行水力裂縫識別，該技術需要布監(jiān)測點、現場監(jiān)測、數據后處理等流程，解釋成果存在一定的滯后性，多用于后期壓裂效果評價，制約了其在前期壓裂設計優(yōu)化中的應用，為此開展頁巖水力壓裂裂縫特征數值模擬研究。基于地質工程一體化軟件FracMan，建立了含天然裂縫的頁巖水力壓裂裂縫數值模型，通過與實例A 井的現場微地震監(jiān)測數據進行對比，數值模擬得到的改造體積和微地震裂縫長度與現場監(jiān)測結果吻合度達到90% 以上，驗證了該模型的可靠性，進而分析了天然裂縫密度、天然裂縫方位角、簇間距以及排量等參數對頁巖水力壓裂微地震裂縫長度、改造體積的影響。研究結果表明，水力壓裂微地震縫長與天然裂縫方位角、簇間距、壓裂液黏度呈正相關，與天然裂縫密度呈負相關，微地震縫長隨排量和液量增加則先升后降，存在最優(yōu)排量和液量；改造體積與天然裂縫方位角、液量、壓裂液黏度呈正相關，而隨著天然裂縫密度、簇間距、排量增加則先升后降，存在最優(yōu)天然裂縫密度、簇間距、排量使得改造體積最大。研究結果為頁巖油水力壓裂優(yōu)化設計提供新的技術思路。

關鍵詞：頁巖油；微地震；水力壓裂設計；數值模擬；改造體積；天然裂縫；工程參數

中圖分類號：TE357.1 文獻標識碼： A

0 引言

中國頁巖油資源豐富，可采資源量位居世界第三［1］，有望成為接替常規(guī)油氣資源，保障國家能源戰(zhàn)略安全的支撐力量。隨著油氣地質理論與工程技術的不斷進步，我國陸相頁巖油勘探開發(fā)取得重大突破，并先后建立了新疆吉木薩爾、大慶古龍、勝利濟陽3 個國家級頁巖油示范區(qū)，中國頁巖油勘探開發(fā)進入快車道［2］。

中國陸相頁巖油儲層改造技術以水平井多段密切割壓裂改造技術體系為主［3］，國內外學者主要采用有限元、邊界元、離散元等數值模擬方法研究頁巖儲層水力裂縫擴展規(guī)律［4］。Sun 等采用有限元方法研究了層理角度、抗拉強度對水力裂縫垂直擴展的影響［5］。楊兆中等基于孔彈性理論和損傷力學建立了多層疊置煤層壓裂裂縫縱向擴展模型，研究了原位應力差、砂煤巖界面強度、砂巖層（蓋層） 彈性模量和泊松比以及壓裂液黏度對水力裂縫縱向延伸的影響［6］。Zheng 等通過離散元方法計算了弱界面作用下的裂縫三維擴展行為，并基于界面剪切滑移特性，提出了砂泥巖互層多層壓裂和頁巖儲層壓裂的裂縫高度控制方法［7］。張豐收等結合真三軸壓裂物模實驗結果開展了多層理深層頁巖離散元數值模擬，研究工程參數與地質參數等因素對裂縫擴展規(guī)律影響［8］。李小剛等在考慮層理弱面和天然裂縫弱面的基礎上，采用三維塊體離散元方法建立了頁巖儲集層壓裂裂縫擴展模型，分析了不同工程參數與地質條件下的壓裂裂縫特征［9］。

在水力壓裂裂縫擴展誘發(fā)微地震數值模擬方面，國內外也開展了相關研究。Arsenal 油田［10］和Rangeley 油田［11］儲層在注入流體過程中由于斷層滑動引起局部應力干擾，從而產生一系列微地震；美國Carthage 氣田［12］循環(huán)水力壓裂過程中，監(jiān)測到了水力裂縫閉合后重新啟裂會誘發(fā)微地震的現象。

胡雋等基于監(jiān)測拾取的地震事件數據，采用最大似然估計法分析了長寧頁巖氣開發(fā)區(qū)的b 值演化規(guī)律［13］。何登發(fā)等針對頁巖氣水力壓裂是否誘導地震的問題，通過重新定位長寧背斜的速度模型，根據鉆井與地震反射資料復原長寧背斜形成過程，得出長寧地區(qū)的地震目前主要為沿基底斷層下盤斷坡部位活動形成的天然地震［14］。張東曉等根據美國頁巖氣開發(fā)調研得出頁巖氣開發(fā)不會顯著增加用水壓力，也不會引發(fā)破壞性地震［15］。張曉林等根據物質守恒、滲流理論和斷裂力學建立三維水力壓裂數值模型，分析了裂縫和孔隙壓力對速度場的影響，利用三維射線追蹤方法正演微地震走時和方位信息［16］。仝少凱等基于流體力學理論建立了波動注入水力壓裂誘發(fā)微地震模型，分析其產生微地震震源特性和力學機制，以及微地震對水力壓裂波及面積的影響規(guī)律［17］。唐杰等研究了水力壓裂產生脆性變形時所誘發(fā)微地震機制，分析了水力裂縫動態(tài)演化與微地震響應特性［18］。李佳琦等采用有限元方法建立應力滲流耦合數值模型，并將模型簡化為15 m×7.5 m 的二維模型，研究水力裂縫擴展過程中斷層滑移、孔壓、震級分布規(guī)律，該模型采用高滲透性的斷層破碎帶和低滲透性的斷層核模擬斷層，未考慮天然裂縫影響［19］。馬子涵等根據水力壓裂微地震監(jiān)測數據與儲層滲透率響應關系，建立了分區(qū)均質與非均質的熱儲模型［20］。根據上述調研，水力壓裂誘發(fā)微地震數值模擬方面已開展少量研究。

而微地震監(jiān)測及改造體積（stimulated reservoirvolume，SRV） 擬合方面，劉堯文等利用地面及井中微地震聯合監(jiān)測技術開展了焦頁4X 平臺“井工廠”壓裂裂縫實時監(jiān)測，準確得到了井工廠拉鏈式壓裂裂縫展布情況［21］。劉振武等系統(tǒng)總結了國內外微地震監(jiān)測技術現狀及面臨的挑戰(zhàn)，提出了該技術下一步發(fā)展方向［22］。董文波等根據遼河油田54 口水平井壓裂的微地震監(jiān)測結果，得到工程因素、地質因素、完鉆井分布等是造成微地震事件點在壓裂水平井兩側不對稱分布的主要因素［23］。劉星等將K-means 聚類分析和Delaunay 三角剖分進行集成來識別三維不規(guī)則凸面體的SRV，工程應用表明該方法計算的不規(guī)則包絡體和微地震監(jiān)測結果吻合度較好［24］。方文超等對于SRV 的概念及主流計算方法進行調研得出其現場應用中的不足，并介紹了基于改進微地震監(jiān)測技術確定的有效支撐體積（effective propped volume，EPV） 和動態(tài)生產體積（active production volume，APV） 計算方法及現場應用效果［25］。羅睿喬等基于“破裂樹生長法”，結合微地震監(jiān)測點位置建立了壓后縫網模型并進行壓后生產數值模擬，以擬穩(wěn)態(tài)流動時的壓力等值線定量評價SRV［26］。

上述調研表明，微地震監(jiān)測技術已經被廣泛應用于水力壓裂裂縫實時監(jiān)測，但目前主要用于壓裂效果評價以及后續(xù)壓裂再設計優(yōu)化等方面， 而直接應用微地震監(jiān)測技術進行壓裂優(yōu)化設計方面的研究因其依賴現場施工實時監(jiān)測結果而未能開展。

因此在考慮天然裂縫弱面的基礎上，采用離散元軟件FracMan 對頁巖儲層開展水力壓裂裂縫特征模擬研究，主要探究天然裂縫密度、天然裂縫方位角、施工排量、簇間距等不同因素對SRV 以及微地震事件在縫長方向分布特征影響規(guī)律，以期為頁巖油水力壓裂優(yōu)化設計提供新的技術思路。

1 方法過程

FracMan 軟件是美國Golder Associates Inc.開發(fā)的綜合軟件系統(tǒng)，集成了裂縫建模、儲層改造、動態(tài)模擬等功能，可以進行數據綜合分析、離散裂縫網絡模型構建、地質力學模擬、水力壓裂模擬、 SRV 分級量化、壓裂方案優(yōu)化設計、井位部署及風險分析、試井模擬、產能評價等研究工作。采用離散元軟件FracMan 對頁巖儲層開展水力壓裂裂縫特征數值模擬研究， 根據儲層地質參數建立三維地質模型，將排量等工程參數輸入到地質模型中，計算得到縫長、縫高、SRV 等裂縫特征參數?？p長和SRV 是評估水力壓裂效果的兩個重要參數，縫長直接關聯到裂縫網絡的覆蓋范圍，而SRV 則反映了裂縫網絡與儲層接觸的體積， 因此， 選取計算得到的縫長和SRV 與微地震監(jiān)測結果進行對比，驗證頁巖水力壓裂裂縫特征數值模型的可靠性。

1.1 室內研究

1.1.1 頁巖水力壓裂縫長數值模型

（1） 裂縫孔隙壓力方程。為模擬基質或不可膨脹裂縫內濾失以及裂縫表面流動阻力導致的壓降，裂縫孔隙壓力一般是隨著泵送壓力線性降低。裂縫內孔隙壓力計算，可以參考文獻［27］。

（2） 水力裂縫與天然裂縫交互擴展?；隗w積平衡法，判斷水力裂縫與天然裂縫之間的交互擴展情況，即水力裂縫內壓力是否大于作用于天然裂縫壁面的閉合壓力。體積平衡法的原理是在一個模擬網絡單元內，任何時刻流入與流出該單元的體積相等。

1.1.2 頁巖水力壓裂SRV 計算方法

頁巖水力壓裂SRV 計算采用凸面體算法，其思想是采用四面體剖分的原理實現三維離散點集的凸殼求取，即用互不重疊，而且之間無間隙的四面體緊密排列，構造出三維點集的凸殼。求取三維點集的凸殼，一般需求出凸殼的頂點集、棱邊集以及面集。在三個集合中，頂點集和面集是必需的，棱邊集可以由面集直接推出。

對給定的點集進行四面體剖分，得到點集凸殼的邊界面和頂點。首先由已知點得到初始的四面體，將其四個面都作為邊界面，然后從點集中依次取出點進行四面體的擴展，將能擴展的面置為非邊界面，擴展得到的新的三角面置為邊界面，依此類推，直到將點集中的所有點都擴展完畢后就得到了凸殼的邊界面，由組成凸殼邊界面的頂點可得到整個凸殼的頂點，最后由四面體集合求出凸殼的體積。如此設計的另一優(yōu)勢是在求取凸殼的同時，能方便地計算出凸殼的體積。在FracMan 中，根據篩選確定的裂縫集，形成包裹住裂縫最小的凸面體體積。將裂縫離散為點集，包含所有離散點的凸面體就是裂縫凸面體算法的儲層改造體積。

1.2 裂縫特征數據獲取

束鹿凹陷頁巖油位于渤海灣盆地冀中坳陷南部，A 井構造位于束鹿凹陷中洼槽含油層甜點區(qū)，三開完井，水平井段4 231～5 391 m，段長1 160 m，目的層箱體鉆遇率100%，儲層鉆遇率95.60%。該井改造段巖性以褐灰色熒光細礫巖和含礫泥灰?guī)r為主，優(yōu)質儲層段主要礦物為方解石和白云石。水平段儲層含油飽和度為2%～99%，測井孔隙度2.1%～7.9%（平均值為4.3%），脆性礦物質量分數6%～87%，核磁有效孔隙度主要分布在1.2%～3.2%（基質孔極低），核磁滲透率分布在（0.01～1）×10?3 μm2，裂縫、溶蝕孔是重要的儲集和滲流空間。

該井施工時采取了微地震監(jiān)測技術，通過部署采集站觀測系統(tǒng)陣列，運用地震波振幅特性和層析成像技術對壓裂區(qū)域進行能量掃描，實現對儲層破裂的“成像”定位，通過分析壓裂過程中不同時間點的破裂活動，構建了裂縫網絡的四維影像，可視化解釋壓裂裂縫縫網的空間形態(tài)和演變發(fā)育過程。將微地震監(jiān)測數據導入到所建立的頁巖水力壓裂裂縫特征數值模型中，解釋得到現場微地震監(jiān)測的裂縫縫長和SRV。

同時，根據束鹿凹陷A 井的儲層地質條件和巖石力學參數建立三維地質模型，將射孔參數、壓裂排量、液量等工程參數輸入到地質模型中，模擬壓裂段的微地震事件分布情況，提取該模型計算得出的微地震事件點的分布距離以及SRV。

2 結果現象討論

2.1 裂縫特征與微地震監(jiān)測結果吻合度分析

將A 井分成9 段31 簇壓裂，由于第3 段（4 250～4 309 m）的天然裂縫較發(fā)育，以該段為例進行微地震監(jiān)測與數值模擬的壓裂長度和SRV 對比，模擬基礎參數見表1。

將微地震監(jiān)測數據與壓裂施工數據分別導入所建立的頁巖水力壓裂裂縫特征數值模型中，計算結果見表2?？梢钥闯?，采用壓裂施工數據計算得到的裂縫長度與微地震監(jiān)測結果吻合度達到94% 以上，數值模擬得到的SRV 與微地震監(jiān)測結果吻合度達到95% 以上，驗證了應用該模型模擬頁巖水力壓裂裂縫特征的可靠性。

2.2 不同地質與工程因素對裂縫特征影響分析

為深入分析地質與工程因素對裂縫特征的影響，改變表1 中某一特定因素的取值，保持其他參數不變，開展天然裂縫產狀及壓裂工程參數對微地震最大縫長及SRV 的影響規(guī)律研究。

2.2.1 天然裂縫密度對裂縫特征影響分析

設置模型參數為排量12 m3/min，液量1 500m3，簇間距10 m，天然裂縫方位角180°，分析不同天然裂縫密度0.05、0.10、0.15 條/m2 對水力壓裂裂縫特征的影響。從圖1 中可以看出，天然裂縫密度0.10 條/m2 時，水平井筒兩側微地震事件基本呈對稱分布，裂縫呈現較均勻擴展，而天然裂縫密度為0.05條/m2、0.15 條/m2 時，水平井筒部分射孔簇成為優(yōu)勢通道導致裂縫非均勻擴展嚴重。

選取微地震事件點距離最大值作為微地震縫長，水力壓裂微地震縫長及SRV 具體數據見表3?？梢钥闯?，天然裂縫密度為0.05 條/m2 時，共發(fā)生400 次微地震事件，距壓裂井最遠距離為339.76 m；天然裂縫密度為0.10 條/m2 時，共發(fā)生407 次微地震事件，距壓裂井最遠距離為252.34 m；天然裂縫密度為0.15 條/m2 時，共發(fā)生420 次微地震事件，距壓裂井最遠距離為101.00 m。隨著天然裂縫密度不斷增加，水力壓裂微地震縫長也隨之減小，這是因為水力壓裂能量在儲層傳播過程中，水力裂縫與天然裂縫交互擴展導致壓裂能量耗損，天然裂縫密度越大，壓裂能量耗損越嚴重。所以水力壓裂微地震縫長隨天然裂縫密度增加而減小。

從表3 中還可以看出，頁巖水力壓裂SRV 隨著天然裂縫密度增加呈先升后降趨勢，在天然裂縫密度0.10 條/m2 時達到最大，0.05 條/m2 時的SRV 大于0.15 條/m2 時的SRV。天然裂縫密度0.05 條/m2、0.15 條/m2 時，水平井筒部分射孔簇成為優(yōu)勢通道導致裂縫非均勻擴展嚴重，最終的SRV 也小于天然裂縫密度為0.10 條/m2 時的SRV，因此應結合儲層天然裂縫密度，合理優(yōu)化壓裂工程參數，促使SRV 最大化。

2.2.2 天然裂縫方位角對裂縫特征影響分析

設置模型參數為排量12 m3/min，液量1 500m3，簇間距10 m，天然裂縫密度0.10 條/m2，分析不同天然裂縫方位角60°、120°、180°對水力壓裂裂縫特征的影響。不同天然裂縫方位條件下水力壓裂微地震縫長模擬結果如圖2 所示。從圖中可以看出在前述模型參數的基礎上，水平井筒兩側微地震事件基本對稱分布，水力裂縫均勻擴展，未出現較明顯的優(yōu)勢擴展裂縫，說明通過優(yōu)化工程參數使之與儲層地質特征相匹配，能夠實現水力裂縫的均衡擴展。

選取微地震事件點距離最大值作為微地震縫長，水力壓裂微地震縫長及SRV 具體數據見表4。

從表4 中可以看出，天然裂縫方位角為60°時，共發(fā)生389 次微地震事件，距壓裂井最遠距離為226.85 m；天然裂縫方位角為120°時，共發(fā)生407 次微地震事件，距壓裂井最遠距離為250.00 m；天然裂縫方位角為180°時，也發(fā)生了407 次微地震事件，距壓裂井最遠距離為252.34 m。隨著天然裂縫方位角不斷增加，水力壓裂微地震縫長逐漸增加，方位角從60°增長至120°，微地震縫長變化明顯，方位角從120°增長至180°，微地震縫長變化幅度較小。水力裂縫擴展至低方位的天然裂縫時，易被天然裂縫捕獲而沿著天然裂縫擴展，相應的微地震波及距離將會縮短，這與文獻［28］研究結果相一致。

從表4 中還可以看出，頁巖水力壓裂SRV 隨著天然裂縫方位角增大而逐漸升高，天然裂縫方位角從60°增長至120°，SRV 增長明顯；天然裂縫方位角從120°增長至180°，SRV 增長幅度較小，在天然裂縫方位角180°時達到最大。天然裂縫方位角為120°和180°，兩者的三維不規(guī)則凸面體形狀很接近，因后者微地震縫長更長，相應的SRV 更大些。

2.2.3 簇間距對裂縫特征影響分析

設置模型參數為排量12 m3/min，液量1 500 m3，天然裂縫方位角180°，天然裂縫密度0.10 條/m2，分析不同簇間距5、10、15 m 對水力壓裂裂縫特征的影響。不同簇間距條件下水力壓裂微地震縫長模擬結果如圖3 所示。

從圖3 中可以看出，簇間距為10 m 時，水平井筒兩側微地震事件基本呈對稱分布，裂縫呈現較均勻擴展；簇間距為5 m、15 m 時，水平井筒部分射孔簇成為優(yōu)勢通道導致裂縫非均勻擴展嚴重，可以通過暫堵轉向工藝封堵部分優(yōu)勢射孔簇迫使液體轉向，實現水力裂縫的均衡擴展；簇間距為15 m 時裂縫延伸較長，因此其形成的不規(guī)則包絡體體積要大于簇間距為5 m 的包絡體體積。簇間距為5 m、15m 時不規(guī)則凸面體中包含部分未改造區(qū)域，致使這兩種工況條件下計算得出的SRV 偏高，因此后續(xù)有必要繼續(xù)開展SRV 計算方法研究，以提高SRV 預測準確度。

選取微地震事件點距離最大值作為微地震縫長，水力壓裂微地震縫長及SRV 具體數據見表5?？梢钥闯?，簇間距為5 m 時，共發(fā)生393 次微地震事件，距壓裂井最遠距離為211.80 m；簇間距為10m 時，共發(fā)生407 次微地震事件，距壓裂井最遠距離為252.34 m；簇間距為15 m 時，共發(fā)生388 次微地震事件，距壓裂井最遠距離為349.76 m。隨著簇間距的不斷增加，水力壓裂微地震縫長隨之不斷增大。簇間距為5 m 時，裂縫擴展時相互競爭激烈，裂縫延伸較短，適用于控縫長防壓竄的工況條件。在其他參數不變的情況下，增加簇間距導致射孔簇數減小，分配到各個射孔簇的排量和液量也相應增加，有效提高了縫內凈壓力，因此有利于溝通深部儲層。從表中還可以看出，頁巖水力壓裂SRV 隨著簇間距增加呈先升后降趨勢，在簇間距10 m 時達到最大，因此最優(yōu)簇間距為10 m 左右。

2.2.4 施工排量對裂縫特征影響分析

設置模型參數為液量1 500 m3，天然裂縫方位角180°，天然裂縫密度0.10 條/m2，簇間距10 m，分析不同排量10、12、15 m3/min 對水力壓裂裂縫特征的影響。不同排量條件下水力壓裂微地震縫長模擬結果如圖4 所示，可以看出，在前述模型參數的基礎上，設置不同排量，水平井筒兩側微地震事件基本對稱分布，水力裂縫均勻擴展，未出現較明顯的優(yōu)勢擴展裂縫，因其形成的不規(guī)則包絡體包含的未改造區(qū)域較少，計算得出的SRV 較為準確。

選取微地震事件點距離最大值作為微地震縫長，水力壓裂微地震縫長及SRV 模擬結果見表6。由表6 可以看出，10 m3/min 排量時共發(fā)生377 次微地震事件，距壓裂井最遠距離為140.00 m；排量為12 m3/min 時，共發(fā)生407 次微地震事件，距壓裂井最遠距離為252.34 m；排量為15 m3/min 時，共發(fā)生378 次微地震事件，距壓裂井最遠距離為188.65 m，水力壓裂微地震縫長隨著排量增加先升后降，存在最優(yōu)排量使得微地震縫長最大，隨著排量的不斷增大，縫內凈壓力也越來越大，水力裂縫越容易穿透天然裂縫向前延伸，因此排量從10 m3/min 增加到12m3/min 時，微地震縫長增長近1 倍，但當排量超過12 m3/min 時，微地震縫長反而減小，可能原因是裂縫寬度增大導致，需結合砂體展布及井網合理優(yōu)化排量，避免造成無效改造。從表6 中還可以看出，頁巖水力壓裂SRV 隨著排量增加呈現先升后降趨勢，在排量12 m3/min 達到最大，因此在未考慮井網的前提下最優(yōu)排量為12 m3/min 左右。

2.2.5 施工液量對裂縫特征影響分析

設置模型參數為排量12 m3/min，天然裂縫方位角180°，天然裂縫密度0.10 條/m2，簇間距10 m，分析不同液量1 000、1 500、2 000 m3 對水力壓裂裂縫特征的影響。不同液量條件下水力壓裂微地震縫長模擬結果如圖5 所示，可以看出，在前述模型參數的基礎上，液量為1 000、2 000 m3 時，邊簇均為優(yōu)勢擴展通道，裂縫擴展較其他簇遠，因2 種工況下形成的不規(guī)則包絡體包含一定的未改造區(qū)域，計算得出的SRV 偏高。因此亟需開展EPV 和APV 的相關研究工作，以提高壓裂改造體積的預測準確率。

選取微地震事件點距離最大值作為微地震縫長，水力壓裂微地震縫長及SRV 模擬結果具體數據見表7。

從表7 中可以看出，液量為1 000 m3 時，共發(fā)生258 次微地震事件，微地震事件點距壓裂井最遠距離為130.00 m；液量為1 500 m3 時共發(fā)生407 次微地震事件，微地震事件點距壓裂井最遠距離為252.34 m；當液量為2 000 m3 時共發(fā)生513 次微地震事件，微地震事件點距壓裂井最遠距離為158.61m。當液量為1 500 m3 時微地震事件點距離離散程度最大，水力壓裂微地震縫長隨著液量增加先升后降，存在一個使得微地震縫長最大的最優(yōu)液量。隨著液量增大，縫內凈壓力也越大，水力裂縫越容易穿透天然裂縫向前延伸，當液量從1 000 m3 增至1 500m3 時，微地震縫長增長近1 倍，但當液量超過1 500m3 時，微地震縫長反而減小，水力壓裂能量在近井筒附近進行釋放， 從而在液量2 000 m3 時產生513 次微地震事件，近井端改造較為充分。目前壓裂工藝上有控液增砂及大液量補充儲層能量的做法，需結合實際工況進行液量優(yōu)化。從表7 中還可以看出，頁巖水力壓裂SRV 隨著液量增加呈逐漸增加趨勢，液量從1 000 m3 增長至1 500 m3，SRV 增長明顯，液量從1 500 m3 增長至2 000 m3，SRV 增長幅度減緩。

2.2.6 壓裂液黏度對裂縫特征影響分析

設置模型參數為排量12 m3/min，液量1 500m3，天然裂縫方位角180°，天然裂縫密度0.10 條/m2，簇間距10 m，分析壓裂液黏度1、20、50 mPa·s 對水力壓裂裂縫特征的影響。不同壓裂液黏度條件下水力壓裂微地震縫長模擬結果如圖6 所示。從圖6 中可以看出，在前述模型參數的基礎上，壓裂液黏度為1 mPa·s 和50 mPa·s 時，邊簇均為優(yōu)勢擴展通道，裂縫擴展較其他簇遠，內部簇由于儲層物性等原因未能有效擴展，因此壓裂設計時可以采用暫堵轉向壓裂工藝，迫使壓裂液轉向，從而實現裂縫均衡擴展。此外，這兩種工況下形成的不規(guī)則包絡體包含一定的未改造區(qū)域，計算得出的SRV 偏高，因此后續(xù)有必要繼續(xù)開展SRV 計算方法研究以提高SRV 預測準確度。

選取微地震事件點距離最大值作為微地震縫長，水力壓裂微地震縫長及SRV 模擬結果具體數據見表8。

從表8 中可以看出，壓裂液黏度為1 mPa·s 時，共發(fā)生260 次微地震事件，微地震事件點距離均值為85.65 m，標準差是44.98 m，距壓裂井最遠距離為150 m；壓裂液黏度為20 mPa·s 時，時，共發(fā)生407 次微地震事件，微地震事件點距離均值為62.35m，標準差是51.56 m，距壓裂井最遠距離為252.34m；壓裂液黏度為50 mPa·s 時，共發(fā)生385 次微地震事件，微地震事件點距離均值為112.74 m，標準差是73.94 m，距壓裂井最遠距離為311.12 m；壓裂液黏度為50 mPa·s 時的微地震事件點距離離散程度最大。水力壓裂微地震縫長隨著壓裂液黏度增加而增大，壓裂液黏度從1 mPa·s 增長至20 mPa·s，微地震縫長增長較快，壓裂液黏度從20 mPa·s 增長至50mPa·s，微地震縫長增長幅度較前者降低。壓裂液黏度較低時在裂縫性儲層內濾失較大，裂縫波及范圍有限，隨著壓裂液黏度增大，縫內凈壓力也越大，水力裂縫越容易穿透天然裂縫向前延伸，從而能夠溝通深部儲層，因此通常采用低黏壓裂液前置造縫，高黏液體攜砂從而實現縫網波及體積最大化。從表中還可以看出，頁巖水力壓裂SRV 隨著壓裂液黏度增加呈增長趨勢，壓裂液黏度從1 mPa·s 增加至20mPa·s，SRV 增長近一倍，壓裂液黏度從20 mPa·s 增加至50 mPa·s，SRV 增長幅度有所降低。

3 結論

（1） 基于離散元軟件Fracman 充分結合地質工程一體化條件，考慮天然裂縫方位的基礎上，建立了頁巖水力壓裂裂縫特征數值模型，通過與實例A 井的現場微地震監(jiān)測數據進行對比，數值模擬得到的改造體積和微地震裂縫長度與現場監(jiān)測結果吻合度達到90% 以上，驗證了該模型的可靠性。

（2） 水力壓裂微地震縫長與天然裂縫方位、簇間距、壓裂液黏度呈正相關，與天然裂縫密度呈負相關，微地震縫長隨排量和液量增加則先升后降，存在最優(yōu)排量和液量；改造體積與天然裂縫方位、液量、壓裂液黏度呈正相關，而隨著天然裂縫密度、簇間距、排量增加則先升后降，存在最優(yōu)天然裂縫密度、簇間距、排量使得SRV 最大。

（3） 頁巖儲層天然裂縫與層理發(fā)育，研究內容僅考慮天然裂縫的影響，因此后續(xù)將繼續(xù)開展頁巖層理及斷層對于頁巖水力壓裂裂縫特征的影響。水力壓裂裂縫非均勻擴展導致不規(guī)則包絡體中包含部分未改造區(qū)域，計算得出的SRV 偏高，因此后續(xù)有必要繼續(xù)開展SRV 計算方法研究以提高SRV 預測準確度。