水力压裂是油气藏增产的一项重要技术手段,准确预测破裂压力是水力压裂成功的关键.目前的破裂压力预测模型假设井筒为圆形,但测井数据表明井筒为椭圆形.因此,运用复变函数理论和弹性力学理论,推导出椭圆形井筒井周应力场计算解析表达式,建立椭圆形井筒破裂压力预测模型,通过公式蜕化和数值计算检验证明本文模型的正确性.分析椭圆长短轴比和地应力差对破裂压力的影响,研究表明:(1)以我国西部地区某井为例,本文模型计算的破裂压力与现场实际的误差在4％以内;受井筒形状的影响,最小水平地应力方向有应力集中效应,裂缝沿着该方向起裂.(2)当长短轴比较大时,裂缝在最小水平地应力方向起裂,将会发生近井筒裂缝弯曲现象;当长短轴比较小时,小范围的井壁坍塌会引起破裂压力有较大提升.(3)平衡曲线有y=ax+1的表达形式,当参数点落在区域Ⅰ内时,破裂压力受地应力差影响大,井筒沿着最大水平地应力方向起裂;当参数点落在区域Ⅱ内时,破裂压力受井筒形状影响大,井筒沿着最小水平地应力方向起裂;当参数点落在平衡线及其附近区域时,井筒各个方向的破裂压力相近,井筒内多裂缝同时起裂.
石油工程 破裂压力 椭圆形 井筒 井周应力场 起裂方向