楊兆中，蘇　洲，2，李小剛，張　城，謝中成，鄧　科

（1.西南石油大學(xué)油氣藏地質(zhì)及開(kāi)發(fā)工程國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，成都610500；2.中國(guó)石油塔里木油田分公司油氣工程研究院，新疆庫(kù)爾勒841000；3.中國(guó)石油川慶鉆探股份有限公司塔里木工程公司，新疆庫(kù)爾勒841000；4.中海石油（中國(guó)）有限公司上海分公司工程技術(shù)作業(yè)中心，上海200030；5.中國(guó)石油西南油氣田分公司川東北氣礦，四川達(dá)州635000）

討論與爭(zhēng)鳴

水平井交替壓裂裂縫間距優(yōu)化及影響因素分析

楊兆中1，蘇洲1，2，李小剛1，張城3，謝中成4，鄧科5

（1.西南石油大學(xué)油氣藏地質(zhì)及開(kāi)發(fā)工程國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，成都610500；2.中國(guó)石油塔里木油田分公司油氣工程研究院，新疆庫(kù)爾勒841000；3.中國(guó)石油川慶鉆探股份有限公司塔里木工程公司，新疆庫(kù)爾勒841000；4.中海石油（中國(guó)）有限公司上海分公司工程技術(shù)作業(yè)中心，上海200030；5.中國(guó)石油西南油氣田分公司川東北氣礦，四川達(dá)州635000）

為使水平井交替壓裂在非常規(guī)油氣儲(chǔ)集層中形成大規(guī)模高效復(fù)雜體積縫網(wǎng)，需對(duì)交替壓裂裂縫間距進(jìn)行優(yōu)化分析。從相鄰2條壓裂裂縫誘導(dǎo)應(yīng)力疊加效應(yīng)對(duì)初始水平主應(yīng)力差的影響出發(fā)，建立了裂縫高度不同且縫內(nèi)凈壓力也不同的物理模型，提出了交替壓裂第一次壓裂裂縫和第二次壓裂裂縫臨界裂縫間距及中間裂縫最佳起裂位置的確定方法。分析發(fā)現(xiàn)：前兩次壓裂裂縫臨界裂縫間距隨儲(chǔ)集層巖石泊松比增大而減小，隨裂縫高度和縫內(nèi)凈壓力增大而增大；中間裂縫最佳起裂位置距第一次壓裂裂縫的距離隨儲(chǔ)集層巖石泊松比增大而減小，隨裂縫高度增大而增大，而縫內(nèi)凈壓力對(duì)中間裂縫最佳起裂位置的影響較小。通過(guò)實(shí)例，將改進(jìn)后的方法與已有方法進(jìn)行對(duì)比分析后發(fā)現(xiàn)，改進(jìn)后的臨界裂縫間距和中間裂縫最佳起裂位置較已有方法能更準(zhǔn)確地計(jì)算出誘導(dǎo)應(yīng)力場(chǎng)，對(duì)非常規(guī)油氣儲(chǔ)集層交替壓裂形成高效復(fù)雜體積縫網(wǎng)具有指導(dǎo)意義。

交替壓裂；復(fù)雜體積縫網(wǎng)；應(yīng)力干擾；疊加原理；裂縫間距優(yōu)化

0　引言

頁(yè)巖氣與致密砂巖氣等非常規(guī)油氣儲(chǔ)集層具有低孔隙度、極低滲透率特征［1-3］，流體由儲(chǔ)集層基質(zhì)向裂縫中流動(dòng)的阻力極大［4-6］，使得常規(guī)壓裂技術(shù)難以獲得工業(yè)油氣流，需進(jìn)行體積壓裂改造［7-12］。Soliman等［13-14］提出了以增大油氣藏增產(chǎn)改造體積（Stimulated Reservoir Volume，簡(jiǎn)稱SRV）為目的的交替壓裂技術(shù)（Alternating Fracturing），也稱作德州兩步跳壓裂技術(shù)（Texas Two-Step Method，簡(jiǎn)稱TTSM），通過(guò)改變水平井分段壓裂順序，利用壓裂裂縫產(chǎn)生的應(yīng)力干擾作用實(shí)現(xiàn)非常規(guī)油氣儲(chǔ)集層體積壓裂改造。Jo［15-16］通過(guò)數(shù)值計(jì)算方法對(duì)裂縫間距進(jìn)行了優(yōu)化分析，將前兩次壓裂裂縫誘導(dǎo)應(yīng)力差（壓裂裂縫在初始最小水平主應(yīng)力和最大水平主應(yīng)力方向上的誘導(dǎo)應(yīng)力之差）分別達(dá)到最大值時(shí)的距離之和作為2條壓裂主縫間的最優(yōu)間距，但他忽略了超過(guò)最大誘導(dǎo)應(yīng)力差后誘導(dǎo)應(yīng)力疊加效應(yīng)的影響，導(dǎo)致前兩次壓裂裂縫臨界裂縫間距和中間裂縫最佳起裂位置均預(yù)測(cè)不準(zhǔn)。邵尚奇等［17］在Jo［15-16］的基礎(chǔ)上對(duì)水平井壓裂裂縫間距進(jìn)行了優(yōu)化分析，但他忽略了裂縫誘導(dǎo)應(yīng)力差最大值前端區(qū)域?qū)φT導(dǎo)應(yīng)力的影響?；诖?，筆者利用彈性力學(xué)和水力壓裂力學(xué)理論，分析裂縫誘導(dǎo)應(yīng)力疊加效應(yīng)對(duì)初始水平主應(yīng)力差的影響，以期為裂縫間距分析及中間裂縫起裂位置確定均提供優(yōu)化方法。

1　物理模型

1.1模型假設(shè)

為研究交替壓裂前兩次壓裂裂縫間距對(duì)應(yīng)力干擾作用的影響并確定中間裂縫最佳起裂位置，將儲(chǔ)集層做如下假設(shè)：①儲(chǔ)集層為均勻各向同性線彈性體，滿足線性疊加原理；②壓裂主裂縫近似為半無(wú)限裂縫，即裂縫長(zhǎng)度大于或等于5倍裂縫高度［13，18］；③儲(chǔ)集層基質(zhì)滲透率極低，每個(gè)壓裂段結(jié)束后縫內(nèi)凈壓力保持不變；④忽略彎曲裂縫效應(yīng)，即第二次壓裂裂縫的延伸不受第一次壓裂裂縫誘導(dǎo)應(yīng)力的影響。

1.2模型建立

常規(guī)壓裂分析通常假定水力裂縫高度和縫內(nèi)凈壓力均相同。但通過(guò)微地震監(jiān)測(cè)和壓裂壓力擬合發(fā)現(xiàn)，水平井分段壓裂裂縫高度和縫內(nèi)凈壓力并非完全相同。為了優(yōu)化分析水平井交替壓裂前兩次壓裂裂縫間距及中間裂縫最佳起裂位置，以交替壓裂一個(gè)作用單元為研究對(duì)象，建立了裂縫高度不同且縫內(nèi)凈壓力也不同的物理模型（圖1）。假定第一次壓裂裂縫和第二次壓裂裂縫高度分別為h1和h2，縫內(nèi)凈壓力分別為pnet1和pnet2；前兩次壓裂裂縫間距為d，中間裂縫（第三次壓裂裂縫）起裂位置距第一次壓裂裂縫和第二次壓裂裂縫的距離分別為d1和d2；最小水平主應(yīng)力（σh）、最大水平主應(yīng)力（σH）和垂向主應(yīng)力（σv）的方向分別為x軸、y軸和z軸方向。

圖1　交替壓裂示意圖Fig.1　Schematic of alternating fracturing

1.3單一裂縫誘導(dǎo)應(yīng)力

Green等［19］提出了壓裂裂縫產(chǎn)生的誘導(dǎo)應(yīng)力計(jì)算解析式，并得出了水力壓裂主裂縫在縫長(zhǎng)、縫寬和縫高方向上的誘導(dǎo)應(yīng)力分量計(jì)算表達(dá)式。根據(jù)上述物理模型基本假設(shè)可知，第一次壓裂裂縫在初始最小水平主應(yīng)力、垂向主應(yīng)力和最大水平主應(yīng)力方向上產(chǎn)生的誘導(dǎo)應(yīng)力分量及水平方向上的誘導(dǎo)應(yīng)力差［18］可分別表示為

式中：ν為儲(chǔ)集層巖石泊松比；σx1，σy1與σz1分別為第一次壓裂裂縫在縫寬、縫長(zhǎng)和縫高方向上的誘導(dǎo)應(yīng)力分量，MPa；ΔσFrac1為第一次壓裂裂縫在水平方向上的誘導(dǎo)應(yīng)力差，MPa。

當(dāng)不考慮第一次壓裂裂縫產(chǎn)生的誘導(dǎo)應(yīng)力對(duì)第二次壓裂裂縫延伸的影響時(shí)，根據(jù)儲(chǔ)集層均勻各向同性假設(shè)及坐標(biāo)變換原理，在第一次壓裂裂縫和第二次壓裂裂縫間距為d的情況下（坐標(biāo)原點(diǎn)在第一次壓裂裂縫中心處），第二次壓裂裂縫在初始最小水平主應(yīng)力、垂向主應(yīng)力和最大水平主應(yīng)力方向上產(chǎn)生的誘導(dǎo)應(yīng)力分量及水平方向上的誘導(dǎo)應(yīng)力差［19］可分別表示為

式中：σx2，σy2與σz2分別為第二次壓裂裂縫在縫寬、縫長(zhǎng)和縫高方向上的誘導(dǎo)應(yīng)力分量，MPa；ΔσFrac2為第二次壓裂裂縫在水平方向上的誘導(dǎo)應(yīng)力差，MPa。

Jo［15-16］對(duì)式（4）求導(dǎo)，得到了前兩次壓裂裂縫誘導(dǎo)應(yīng)力差達(dá)到最大值時(shí)裂縫間距的表達(dá)式，認(rèn)為當(dāng)2條裂縫誘導(dǎo)應(yīng)力差分別達(dá)到最大時(shí)的距離之和，即為交替壓裂前兩次壓裂裂縫的最優(yōu)間距，可分別表示為

式中：Ls1與Ls2分別為第一次壓裂裂縫和第二次壓裂裂縫單獨(dú)存在時(shí)，產(chǎn)生最大誘導(dǎo)應(yīng)力差值所在點(diǎn)距第一次壓裂裂縫和第二次壓裂裂縫的距離，m；d′為利用Jo［15-16］法求得的前兩次壓裂裂縫最優(yōu)裂縫間距，m。

1.4臨界裂縫間距的確定

根據(jù)儲(chǔ)集層均勻各向同性線彈性體假設(shè)可知，第一次壓裂裂縫和第二次壓裂裂縫之間區(qū)域總誘導(dǎo)應(yīng)力差為這2條裂縫誘導(dǎo)應(yīng)力差之和，即式（4）與式（8）計(jì)算結(jié)果之和，可表示為

式中：ΔσFracs為第一次壓裂裂縫和第二次壓裂裂縫在水平方向上的總誘導(dǎo)應(yīng)力差之和，MPa。

交替壓裂前兩次壓裂裂縫間距不能過(guò)小，否則將使前兩次壓裂裂縫間的總誘導(dǎo)應(yīng)力差大于初始水平主應(yīng)力差，導(dǎo)致初始最大與最小水平主應(yīng)力發(fā)生反轉(zhuǎn)［13-14，20］。當(dāng)在這2條裂縫之間進(jìn)行第三次壓裂時(shí)，將出現(xiàn)縱向裂縫，縱向裂縫的產(chǎn)生不僅不利于溝通前兩次壓裂誘導(dǎo)產(chǎn)生的應(yīng)力松弛縫（Stressrelief Fractures），而且容易導(dǎo)致油氣井發(fā)生早期砂堵。因此，有必要對(duì)交替壓裂裂縫間距進(jìn)行優(yōu)化。

推薦采用圖版法獲取交替壓裂前兩次壓裂裂縫臨界裂縫間距。距離大于裂縫高度的1.5倍以后，誘導(dǎo)應(yīng)力的影響將變得很小，可以忽略不計(jì)［21-24］。為進(jìn)一步縮小裂縫間距搜索范圍，建議從第一次壓裂裂縫和第二次壓裂裂縫高度之和（h1+h2）開(kāi)始逐漸減小時(shí)，確定裂縫間距的臨界值（dc）。

1.5中間裂縫最佳起裂位置的確定

由水力壓裂力學(xué)理論可知，水力壓裂主裂縫總是沿著垂直于最小主應(yīng)力方向延伸。水平井交替壓裂的核心理念是利用多級(jí)橫向壓裂裂縫之間的應(yīng)力干擾作用，在儲(chǔ)集層中形成縱橫交錯(cuò)的復(fù)雜體積縫網(wǎng)。因此，產(chǎn)生與水平井井筒垂直的橫向裂縫對(duì)體積縫網(wǎng)的形成至關(guān)重要。

為在儲(chǔ)集層中形成多條橫向主裂縫，需通過(guò)對(duì)前兩次壓裂裂縫間距進(jìn)行優(yōu)化，使中間裂縫起裂位置附近初始最大與最小水平主應(yīng)力方向均不發(fā)生改變。當(dāng)前兩次壓裂裂縫間距確定之后，誘導(dǎo)應(yīng)力差取得最小值所在的位置即為中間裂縫最佳起裂位置。即

2　算例分析

利用表1所列的基本參數(shù)對(duì)交替壓裂裂縫間距進(jìn)行模擬分析。由式（1）～（4）可得到第一次壓裂裂縫在初始最大水平主應(yīng)力、最小水平主應(yīng)力和垂向主應(yīng)力方向上產(chǎn)生的誘導(dǎo)應(yīng)力分量以及最小水平主應(yīng)力與最大水平主應(yīng)力方向上誘導(dǎo)應(yīng)力之差［圖2（a）］。從圖2（a）可以看出，壓裂裂縫在初始最小水平主應(yīng)力方向上產(chǎn)生的誘導(dǎo)應(yīng)力分量大于其在初始最大水平主應(yīng)力方向上的誘導(dǎo)應(yīng)力分量；同時(shí)，初始最小水平主應(yīng)力與初始最大水平主應(yīng)力方向上的誘導(dǎo)應(yīng)力差（紅色曲線）隨離裂縫的距離增加先增大后減小，超過(guò)裂縫高度的1.5倍以后，誘導(dǎo)應(yīng)力差較小。

表1　基本模擬參數(shù)Table1　Basic simulation parameters

由垂直裂縫對(duì)稱性可知，壓裂裂縫在裂縫兩側(cè)各方向上產(chǎn)生的誘導(dǎo)應(yīng)力分量同樣具有對(duì)稱性。為便于分析裂縫間誘導(dǎo)應(yīng)力的疊加效應(yīng)，首先考慮只有第二次壓裂裂縫存在的情況，利用式（1）～（4）可得到第二條壓裂裂縫在裂縫左側(cè)產(chǎn)生的各方向上的誘導(dǎo)應(yīng)力分量［圖2（b）］。

圖2　壓裂裂縫單獨(dú)存在時(shí)的誘導(dǎo)應(yīng)力Fig.2　Induced stress caused by one hydraulic fracture alone

根據(jù)彈性力學(xué)理論，前兩次壓裂裂縫之間區(qū)域總誘導(dǎo)應(yīng)力可表示為第一次壓裂裂縫和第二次壓裂裂縫誘導(dǎo)應(yīng)力差之和。裂縫間距從第一次壓裂裂縫與第二次壓裂裂縫的高度之和開(kāi)始逐漸減小時(shí)進(jìn)行搜索，當(dāng)搜索至接近臨界裂縫間距時(shí)，減小搜索步長(zhǎng)，以便快速找到臨界間距。利用式（13）可確定臨界裂縫間距，即2條裂縫誘導(dǎo)應(yīng)力差之和的最小值使得初始最大水平應(yīng)力與最小水平主應(yīng)力發(fā)生反轉(zhuǎn)的臨界條件（圖3）。

從圖3可以看出，隨著裂縫間距減小，疊加后的誘導(dǎo)應(yīng)力差逐漸增大，且隨著裂縫間距進(jìn)一步減小，疊加后的誘導(dǎo)應(yīng)力差增大幅度逐漸增大。為保證第三次壓裂產(chǎn)生橫向裂縫，壓裂設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)使前兩次壓裂裂縫間距大于臨界裂縫間距；另外，為了降低第三次壓裂施工凈壓力并更好地形成體積縫網(wǎng)，裂縫間距不宜過(guò)大。圖3中臨界裂縫間距為81 m，當(dāng)裂縫間距小于81 m時(shí)，前兩次壓裂裂縫之間所有區(qū)域應(yīng)力都將發(fā)生反轉(zhuǎn)，在進(jìn)行第三次壓裂時(shí)將出現(xiàn)縱向裂縫，不利于體積縫網(wǎng)的形成；當(dāng)裂縫間距大于83 m時(shí)，形成同等規(guī)模的復(fù)雜體積縫網(wǎng)需要更大的縫內(nèi)凈壓力，對(duì)地面和井下設(shè)備均提出了更高的要求。因此，為保證第三次壓裂裂縫為垂直于井筒的橫向裂縫，同時(shí)，減小縫內(nèi)凈壓力要求，建議交替壓裂前兩次壓裂裂縫間距取83 m。另外，根據(jù)式（14）計(jì)算得出，中間壓裂裂縫最佳起裂位置距第一次壓裂裂縫的距離為45.9 m。

圖3　不同裂縫間距下的誘導(dǎo)應(yīng)力差Fig.3　Induced stress changes caused by different fracture spacing between the first and second hydraulic fracture

根據(jù)Jo［15-16］提出的裂縫間距優(yōu)化計(jì)算表達(dá)式［式（9）～（11）］及模擬參數(shù)（參見(jiàn)表1），計(jì)算得出第一次壓裂裂縫誘導(dǎo)應(yīng)力差在距離裂縫12.44 m處達(dá)到最大，最大誘導(dǎo)應(yīng)力差為5.38 MPa；同理，第二次壓裂裂縫誘導(dǎo)應(yīng)力差在距離裂縫10.36 m處達(dá)到最大，最大誘導(dǎo)應(yīng)力差為4.03 MPa。由此可得出，前兩次壓裂裂縫最優(yōu)間距為22.8 m，中間裂縫起裂位置距第一次壓裂裂縫和第二次壓裂裂縫的距離分別為12.44 m和10.36 m。Jo［15-16］方法和改進(jìn)后的方法對(duì)比結(jié)果如圖4所示。

從圖4可以看出，利用Jo［15-16］方法得到的裂縫間距將使前兩次壓裂裂縫之間所有區(qū)域誘導(dǎo)應(yīng)力差遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于初始水平主應(yīng)力差，導(dǎo)致初始最大主應(yīng)力與最小主應(yīng)力方向完全反轉(zhuǎn)。這樣在這2條裂縫之間的任意位置進(jìn)行壓裂施工都將出現(xiàn)縱向裂縫，嚴(yán)重阻礙了復(fù)雜體積縫網(wǎng)的形成，甚至導(dǎo)致早期砂堵。另外，從經(jīng)濟(jì)角度來(lái)看，Jo［15-16］方法得到的結(jié)果也不利于油氣田開(kāi)發(fā)推廣使用。改進(jìn)后的方法結(jié)果更優(yōu)，2條壓裂裂縫之間除中間裂縫起裂位置附近以外，其他區(qū)域地應(yīng)力均發(fā)生了反轉(zhuǎn)，一方面能夠保證中間裂縫為與水平井筒垂直的橫向裂縫，另一方面能夠更好地產(chǎn)生轉(zhuǎn)向分支縫，與前兩次壓裂形成的應(yīng)力釋放裂縫相連通。因此，改進(jìn)后的方法更有利于交替壓裂形成復(fù)雜體積縫網(wǎng)。

圖4　Jo方法與改進(jìn)后方法結(jié)果對(duì)比Fig.4　Comparison of results between method proposed by Jo and existed optimizing method

3　影響因素分析

根據(jù)Green等［19］提出的水力壓裂垂直裂縫沿3個(gè)主應(yīng)力方向上產(chǎn)生的誘導(dǎo)應(yīng)力分量計(jì)算解析式和應(yīng)力疊加原理可知，影響前兩次壓裂裂縫臨界裂縫間距和中間裂縫最佳起裂位置的因素主要包括儲(chǔ)集層巖石泊松比、第一次壓裂裂縫高度和縫內(nèi)凈壓力以及第二次壓裂裂縫高度和縫內(nèi)凈壓力。由前兩次壓裂裂縫對(duì)稱性分析可知，只需要研究?jī)?chǔ)集層巖石泊松比及其中任意一次壓裂裂縫參數(shù)（裂縫高度和縫內(nèi)凈壓力）的變化對(duì)前兩次壓裂裂縫臨界裂縫間距和中間裂縫最佳起裂位置的影響。

3.1儲(chǔ)集層巖石泊松比的影響

圖5為儲(chǔ)集層巖石泊松比對(duì)交替壓裂前兩次壓裂裂縫臨界裂縫間距和中間裂縫最佳起裂位置（圖中指中間裂縫起裂位置距第一次壓裂裂縫的距離，下同）的影響。從圖5可以看出，隨著泊松比增大，前兩次壓裂裂縫臨界裂縫間距逐漸減小，中間裂縫起裂位置距第一次壓裂裂縫的距離也逐漸減小。這是由于在其他參數(shù)一定的情況下，泊松比越大，壓裂主裂縫產(chǎn)生的誘導(dǎo)應(yīng)力沿縫長(zhǎng)方向上的分量越大，對(duì)儲(chǔ)集層初始水平主應(yīng)力差的改變?cè)叫　Ｒ獙?shí)現(xiàn)同等程度的應(yīng)力改變，就需要更小的裂縫間距以增強(qiáng)裂縫間應(yīng)力的干擾作用，同時(shí)，中間裂縫起裂位置也相應(yīng)地向第一次壓裂裂縫靠近。

圖5　儲(chǔ)集層巖石泊松比對(duì)臨界裂縫間距和中間裂縫最佳起裂位置的影響Fig.5　Effect of Poisson's ratio on critical fracture spacing between the first and second hydraulic fracture and optimal initiation position for the third one

3.2第二次壓裂裂縫高度的影響

圖6為在表1中其他參數(shù)不變的情況下，第二次壓裂裂縫高度對(duì)交替壓裂前兩次壓裂裂縫臨界裂縫間距和中間裂縫最佳起裂位置的影響。從圖6可以看出，第二次壓裂裂縫高度越大，則前兩次壓裂裂縫臨界裂縫間距越大，中間裂縫最佳起裂位置距第一次壓裂裂縫的距離越遠(yuǎn)。第二次壓裂裂縫高度每增加10 m，前兩次壓裂裂縫臨界裂縫間距將增大約6.8 m，中間裂縫最佳起裂位置距第一次壓裂裂縫的距離將增大3.2 m。由此可見(jiàn)，第二次壓裂裂縫高度對(duì)交替壓裂前兩次壓裂裂縫臨界裂縫間距和中間裂縫最佳起裂位置的影響均較顯著。

圖6　裂縫高度對(duì)臨界裂縫間距和中間裂縫最佳起裂位置的影響Fig.6　Effect of fracture height on critical fracture spacing between the first and second hydraulic fracture and optimal initiation position for the third one

3.3第二次壓裂裂縫縫內(nèi)凈壓力的影響

根據(jù)水力壓裂主裂縫誘導(dǎo)應(yīng)力差解析式［式（4）和式（8）］可知，縫內(nèi)凈壓力是交替壓裂應(yīng)力干擾作用的重要影響因素之一。圖7為交替壓裂第二次壓裂裂縫縫內(nèi)凈壓力對(duì)前兩次壓裂裂縫臨界裂縫間距和中間裂縫最佳起裂位置的影響。從圖7可以看出，第二次壓裂裂縫縫內(nèi)凈壓力越大，前兩次壓裂裂縫臨界裂縫間距越大，中間裂縫最佳起裂位置距第一次壓裂裂縫的距離越遠(yuǎn)。值得注意的是，第二次壓裂裂縫縫內(nèi)凈壓力對(duì)中間裂縫最佳起裂位置影響較小，這是由于前兩次壓裂裂縫臨界裂縫間距的增加與第二次壓裂裂縫縫內(nèi)凈壓力的增大基本持平，使得中間裂縫最佳起裂位置基本保持不變。

圖7　縫內(nèi)凈壓力對(duì)臨界裂縫間距和中間裂縫最佳起裂位置的影響Fig.7　Effect of net fracture pressure on critical fracture spacing between the first and second hydraulic fracture and optimal initiation position for the third one

4　結(jié)論

（1）適當(dāng)程度的應(yīng)力干擾是水平井交替壓裂實(shí)現(xiàn)非常規(guī)油氣儲(chǔ)集層體積縫網(wǎng)壓裂改造的關(guān)鍵。

（2）交替壓裂前兩次壓裂裂縫間距對(duì)應(yīng)力干擾的影響十分顯著，過(guò)小的裂縫間距將導(dǎo)致第三次壓裂裂縫為縱向裂縫，不利于復(fù)雜體積縫網(wǎng)的形成，甚至導(dǎo)致早期砂堵；過(guò)大的裂縫間距對(duì)形成同等復(fù)雜程度體積縫網(wǎng)的井下和地面設(shè)備均要求更高。

（3）儲(chǔ)集層巖石泊松比越大，則前兩次壓裂裂縫臨界裂縫間距越小，且中間裂縫最佳起裂位置距第一次壓裂裂縫越近；裂縫高度越大或縫內(nèi)凈壓力越大，則前兩次壓裂裂縫臨界裂縫間距越大，且中間裂縫最佳起裂位置距第一次壓裂裂縫越遠(yuǎn)。

（4）由改進(jìn)后的臨界裂縫間距和中間裂縫起裂位置計(jì)算得到的裂縫誘導(dǎo)應(yīng)力更精確，更有利于水平井交替壓裂實(shí)現(xiàn)油氣藏復(fù)雜體積縫網(wǎng)壓裂改造。

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（本文編輯：李在光）

Fracture spacing optimization for horizontal well alternating fracturing and influencing factors

YANG Zhaozhong1，SU Zhou1，2，LI Xiaogang1，ZHANG Cheng3，XIE Zhongcheng4，DENG Ke5
（1.State Key Laboratory of Oil and Gas Reservoir Geology and Exploitation，Southwest Petroleum University，Chengdu 610500，China；2.Research Institute of Oil and Gas Engineering，PetroChina Tarim Oilfield Company，Korla 841000，Xinjiang，China；3.Tarim Engineering Company，Chuanqing Drilling Engineering Company Limited，CNPC，Korla 841000，Xinjiang，China；4.Engineering Technical Operation Center of CNOOC Shanghai Branch，Shanghai 200030，China；5.Northeast Sichuan Gas Field，PetroChina Southwest Oil and Gas Field Company，Dazhou 635000，Sichuan，China）

For creation of large-scale effective complex fracture networks of unconventional oil/gas plays，fracture spacing for alternating fracturing should be optimized.Started from the effect of total induced stresses on initial horizontal stress anisotropy，the total induced stresses computational model of two adjacent hydraulic fractures with different fracture height and fracture net pressure was built.Subsequently，optimization approaches for critical fracture spacing of the first two hydraulic fractures and optimal fracture initiation position of the third one were proposed.Theanalysis result shows that critical fracture spacing between the first two hydraulic fractures decreased with the increase of Poisson's ratio，and increased with the increase of fracture height and fracture net pressure；the optimal fracture initiation position of the third fracture apart from the first one decreased with the increase of Poisson's ratio，and increased with the increase of fracture height.However，fracture net pressure has negligible impact on the optimal fracture initiation position of the third fracture.Finally，with comparison and analysis of a case study，the optimization results of the proposed approaches were proved to be much more advantageous and economic over the existed one，which is of significant guidance for creation of complex fracture networks with alternating fracturing technology in unconventionaloil/gasreservoirs.

alternatingfracturing；complexvolumetric fracture networks；stress shadow；principle ofsuperposition；fracture spacingoptimization

TE357.1

A

1673-8926（2015）03-0011-07

2014-10-08；

2014-11-03

國(guó)家自然科學(xué)基金石化聯(lián)合基金重點(diǎn)項(xiàng)目“頁(yè)巖氣低成本高效鉆完井技術(shù)基礎(chǔ)研究”（編號(hào)：U1262209）和國(guó)家重大科技專項(xiàng)“深煤層煤層氣增產(chǎn)改造技術(shù)研究”（編號(hào)：2011ZX05042-002-001）聯(lián)合資助

楊兆中（1969-），男，博士，教授，主要從事低滲透油氣藏增產(chǎn)改造與油氣藏?cái)?shù)值模擬研究的教學(xué)和科研工作。地址：（610500）四川省成都市新都區(qū)新都大道8號(hào)西南石油大學(xué)油氣藏地質(zhì)及開(kāi)發(fā)工程國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室。電話：（028）83032338。E-mail：yzzycl@vip.sina.com。