裂缝的诱导应力及预测方法

先简单以二维裂缝为例［13］，其示意图见图3—28。

图3—28　二维裂缝诱导应力场建立示意图

将诱导应力场与原始应力场进行叠加，即可得到初始裂缝条件下的复合应力场：(www.xing528.com)

由图3—29可知，在压裂过程中，随着裂缝的产生，在裂缝壁附近会产生诱导应力,该诱导应力随着距裂缝面距离的增加而快速降低。裂缝净压力越大，诱导应力越大，其传播的距离也越远。但是并非诱导应力传播到的区域就会产生复杂裂缝，而是当诱导应力大于原始两向水平应力差的区域时才可能出现复杂裂缝。由此模拟结果也可得出，当水力裂缝在起裂和延伸过程中，在两向主应力方向都叠加附加的诱导应力，但最小水平主应力方向增加的诱导应力幅度更大，故压裂的排量及规模越大，水平应力场越趋向于各向同性。换言之，在主压裂之前进行一定规模的小型测试压裂，其作用不仅是获取地层参数，更重要的是能改变原始应力场，在主压裂时主裂缝可能会沿着不同于小型测试压裂的裂缝方向起裂和延伸，从而为形成复杂裂缝甚至网络裂缝创造了条件。

图3—29　压裂过程中不同净压力条件下诱导应力传播距离

上述是单一裂缝的诱导应力场模拟结果。如果对两口井或两口以上井采用同步压裂时，叠加的诱导应力可能很容易在某个区域超过两个原始水平应力差，裂缝就可能转向进而形成复杂的网络裂缝系统。换言之，多井同步压裂技术在同样的施工参数条件下能显著增加网络裂缝形成的概率。目前，虽国外出现3口井以上的同步压裂作业案例，但限于国内丘陵纵横，很难具备多井同步压裂（每口井需要单独的压裂车组）的场地条件，甚至进行2口井同步压裂都很困难。目前比较现实的是拉链式压裂，即一套压裂车组在相邻两口井间进行交互式作业。