2天然裂缝的开启压力确定

2天然裂缝的开启压力确定

储层裂隙岩体中存在着大量的孔隙或裂隙，这些缺陷不但大大地改变了岩体的力学性质，也严重影响着岩体的渗透特性。在油田开发工程中，确定天然裂缝的开启压力是十分必要的。水力裂缝的扩展准则目前研究的比较多，而对天然裂缝扩展研究较少。目前应用较多的有如下几种判断天然裂缝开启压力的方法：

1）．基于岩石力学理论，以天然裂缝面为研究对象，在考虑孔隙压力作用下建立力的平衡方程得到的裂缝的张开压力。设最大主应力与天然裂缝面法线夹角为β，则裂缝面与最大主应力之间的夹角为2π

ϕβ=+，作用在天然裂缝面上的正应力n σ为：

1313

cos 222n σσσσσβ+-=-

图1 共线多天然裂纹

天然裂缝张开压力[]： f n f p P S P σ=+-

式中，f P 为天然裂缝张开压力；f S 为天然裂缝抗张拉强度；p P 为油层孔隙压力。

2）．在注水开发中裂缝开启顺序及能力决定于裂缝走向与最大主应力之间的夹角，最小主应力越小，夹角越小，裂缝开启压力越小，反映注水压力越低。天然裂缝反之，天然裂缝不易开启，注水压力越高。其裂缝开启压力公式如下：

[]max min min ()sin P H F F F χ=-+

式中：P 为裂缝开启压力；H 为油层某一深度；χ为裂缝与最大水平应力夹角；max

F

σ1

为最大水平应力梯度；min F 为最小水平应力梯度。

3）．压降分析方法。

绘制以无因次时间函数G 为横坐标、井底压力w P 为纵坐标的压降曲线，/w dP

dG 持续不变时，此时水力裂缝还处于闭合阶段，天然裂纹未开启。在/w GdP dG 与G 的关系图中，当/w GdP dG 为直线时，通常认为此时无因次时间G 对应的压力为天然裂缝的闭合压力，即近似认为为天然裂缝的开启压力。[]

诸如Griffith 准则，Nolte 方法等在。经实践证明，Nolte 方法计算结果偏大；Griffith 准则在受拉断裂较准确，而压剪作用下的计算结果偏差较大；岩石力学计算方法相对比较精确，但需要知道天然裂缝的角度，对于一般的矿场运用不是十分方便；压降分析方法结果大体准确，运用十分方便，但是整个曲线的获得是在压裂后形成的，在压裂前无法做到预测，因此工程应用具有一定的局限性。