尚校森，丁云宏，盧擁軍，王永輝，楊立峰

[1.中國(guó)石油大學(xué)(華東)，山東 青島 266580； 2.中國(guó)石油 勘探開(kāi)發(fā)研究院廊坊分院，河北 廊坊 065007]

一種頁(yè)巖體積壓裂復(fù)雜裂縫的量化表征

尚校森1，丁云宏2，盧擁軍2，王永輝2，楊立峰2

[1.中國(guó)石油大學(xué)(華東)，山東 青島 266580； 2.中國(guó)石油 勘探開(kāi)發(fā)研究院廊坊分院，河北 廊坊 065007]

基于典型頁(yè)巖壓裂復(fù)雜裂縫分布形態(tài)，在考慮裂縫復(fù)雜程度、裂縫分布和裂縫對(duì)產(chǎn)量貢獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，建立了復(fù)雜裂縫表征方法，提出了裂縫潛能指數(shù)的概念，作為定量對(duì)比復(fù)雜裂縫優(yōu)劣的參數(shù)之一。使用上述裂縫表征方法計(jì)算裂縫在距離改造點(diǎn)不同位置處的分布密度，以判斷裂縫系統(tǒng)的增產(chǎn)有效性。根據(jù)4種典型裂縫分布形態(tài)的表征結(jié)果，相對(duì)于裂縫分布曲線先緩慢上升后急劇增加的內(nèi)疏外密裂縫系統(tǒng)，分布曲線先急劇增加后緩慢上升的內(nèi)密外疏的裂縫增產(chǎn)效果更好。開(kāi)展了頁(yè)巖水力壓裂物理模擬實(shí)驗(yàn)，進(jìn)行了裂縫形態(tài)表征對(duì)比。結(jié)果表明，與高水平地應(yīng)力差條件相比，低水平地應(yīng)力差下形成的裂縫網(wǎng)絡(luò)的潛能指數(shù)和單位復(fù)雜程度對(duì)應(yīng)的潛能都明顯較大，說(shuō)明低水平地應(yīng)力差下的裂縫網(wǎng)絡(luò)具有較大的提高產(chǎn)量潛力。研究結(jié)果顯示，建立的裂縫表征方法綜合體現(xiàn)了裂縫復(fù)雜程度、裂縫分布特征和裂縫對(duì)產(chǎn)量的貢獻(xiàn)，可用于評(píng)價(jià)和描述頁(yè)巖壓裂復(fù)雜裂縫的增產(chǎn)有效性。

潛能指數(shù)；定量表征；體積壓裂；復(fù)雜裂縫；頁(yè)巖

頁(yè)巖水力壓裂物理模擬實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示頁(yè)巖壓裂可以產(chǎn)生復(fù)雜裂縫網(wǎng)絡(luò)[1-2]；現(xiàn)場(chǎng)微地震監(jiān)測(cè)結(jié)果表現(xiàn)為信號(hào)范圍大、破裂信號(hào)強(qiáng)，由測(cè)斜儀結(jié)果判斷壓裂后裂縫既有垂直縫也有水平縫，故頁(yè)巖氣經(jīng)壓裂形成的裂縫系統(tǒng)復(fù)雜[3-5]，但復(fù)雜裂縫定量表征困難，在實(shí)際壓裂設(shè)計(jì)與模擬中無(wú)明確表征方法，限制了方案間的對(duì)比與優(yōu)選，阻礙了壓裂設(shè)計(jì)的優(yōu)化和改進(jìn)。

頁(yè)巖儲(chǔ)層頁(yè)理及天然裂縫等結(jié)構(gòu)弱面發(fā)育，脆性較大，水力壓裂裂縫與頁(yè)理、天然裂縫相互作用形成具有一定復(fù)雜程度的裂縫網(wǎng)絡(luò)[6-8]?，F(xiàn)有裂縫描述方法有線密度、面密度、分形理論和基于微地震監(jiān)測(cè)的方法等，合理描述壓裂裂縫的擴(kuò)展形態(tài)和復(fù)雜程度是壓裂優(yōu)化設(shè)計(jì)的依據(jù)之一[9]。C.L.Cipolla等[10]最初建立了常規(guī)儲(chǔ)層壓裂裂縫復(fù)雜性指數(shù)表達(dá)式：微地震監(jiān)測(cè)的縫長(zhǎng)與縫寬之比。在此基礎(chǔ)上，蔣廷學(xué)等[11]建立了水平井分段壓裂裂縫復(fù)雜性指數(shù)，其引入了縫高延伸因子、縫長(zhǎng)延伸因子、縫間干擾因子及非平面擴(kuò)展因子。隨后該方法又得到進(jìn)一步的深化[12]，考慮各分支裂縫沿主水力裂縫方向的分布密度及其相互間滲流干擾波及面積。合理描述壓裂裂縫形態(tài)復(fù)雜程度是建立頁(yè)巖壓裂模擬實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)。郭天魁等[13]引入了壓后裂縫結(jié)構(gòu)面跡長(zhǎng)分布的分維值，結(jié)合面密度對(duì)裂縫網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行定量表征；P.Riley等[14]也利用分形理論引入關(guān)聯(lián)維數(shù)與最大Lyapunov指數(shù)。侯冰等[15]在水力裂縫溝通體積的基礎(chǔ)上提出了利用“裂縫溝通面積”(SRA)作為水力壓裂效果的評(píng)價(jià)指標(biāo)，按照液體溝通程度劃分等級(jí)取值求和。M.Balzarini[16]驗(yàn)證了核磁研究巖石裂縫孔隙的可行性。Z.Conny等[17]研究了一種裂縫網(wǎng)絡(luò)評(píng)價(jià)程序，耿飛等[18]開(kāi)發(fā)了裂縫圖片分析軟件。本文在充分利用已有方法并結(jié)合多個(gè)參數(shù)的基礎(chǔ)上建立復(fù)雜裂縫表征方法，將裂縫復(fù)雜程度、裂縫分布與其對(duì)產(chǎn)能的貢獻(xiàn)聯(lián)系起來(lái)，以期更形象更直觀地進(jìn)行裂縫表征。

1 基本模型的建立

建立如圖1所示的4種典型具多層理發(fā)育特征的壓裂裂縫分布形態(tài)，分別記為模型A、模型B、模型C和模型D，其中橫線代表頁(yè)巖廣泛發(fā)育的水平層理，與之相交的線代表水力裂縫或天然裂縫，三者相互連通相互作用形成了具有一定復(fù)雜程度的復(fù)雜裂縫系統(tǒng)。

頁(yè)巖頁(yè)理、天然裂縫和水力裂縫的滲透性高于基質(zhì)頁(yè)巖，可認(rèn)為是氣體流通的主要通道?？紤]多水平頁(yè)理通過(guò)天然裂縫和水力裂縫相互連通并提供氣體流向井筒的通道，簡(jiǎn)化頁(yè)理之間的連通裂縫為直線裂縫，則裂縫的角度不同，疏密分布不同，可通過(guò)多參數(shù)多角度進(jìn)行描述，首先進(jìn)行裂縫稀疏分布的表征。

2 裂縫分布表征

裂縫面密度為單位面積內(nèi)裂縫的長(zhǎng)度，為裂縫累計(jì)長(zhǎng)度與橫截面上基質(zhì)總面積的比值。將分形理論中的碼尺法應(yīng)用到面密度的求取中，既可以得到裂縫面密度值，又可得到裂縫的幾何分布及其對(duì)產(chǎn)能的貢獻(xiàn)分析。具體做法：首先，以壓裂改造點(diǎn)或改造點(diǎn)的投影點(diǎn)(當(dāng)截面不通過(guò)改造點(diǎn)時(shí))為圓心，以長(zhǎng)度r為半徑作圓，計(jì)算該圓形區(qū)域內(nèi)的裂縫面密度；逐步改變圓半徑r值，計(jì)算相應(yīng)的裂縫面密度值，就可得到一系列的裂縫面密度值及其所對(duì)應(yīng)的半徑區(qū)域，將計(jì)算結(jié)果繪制在坐標(biāo)系中，就可以看到裂縫面密度值隨半徑r的變化趨勢(shì)，即裂縫在距離改造點(diǎn)不同距離處的分布(圖2)。此處裂縫面密度采用網(wǎng)格覆蓋法中裂縫所占的網(wǎng)格數(shù)表示，即半徑為r的圓中含有裂縫的網(wǎng)格的數(shù)目，四種典型裂縫網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)(圖1)所對(duì)應(yīng)的裂縫分布結(jié)果如圖3所示。

圖3a顯示隨著圓形區(qū)域半徑r增大，含有裂縫的格子數(shù)呈均勻增加，說(shuō)明模型A裂縫分布均勻，不存在稀疏和稠密之分，末尾處r為6時(shí)，格子數(shù)增加不明顯，是因?yàn)榇藭r(shí)圓形區(qū)域達(dá)到邊緣處，邊緣處裂縫很少。圖3b顯示，隨著r的增大，裂縫格子數(shù)也均勻增加，但增加幅度大于模型A。說(shuō)明圖3b所對(duì)應(yīng)裂縫系

圖1 4種典型網(wǎng)絡(luò)裂縫模型Fig.1 Four typical complex fracture modelsa.模型A;b.模型B;c.模型C;d.模型D

圖2 裂縫分布表征示意圖Fig.2 Schematic diagram of characterizing the distribution of fractures

統(tǒng)裂縫模型B比較稠密，可以較好的溝通儲(chǔ)層，增加氣體流動(dòng)，但如果裂縫過(guò)于稠密，改造成本也相應(yīng)較大，其增產(chǎn)油氣量或許達(dá)不到經(jīng)濟(jì)值。圖3c顯示，當(dāng)r較小時(shí)，裂縫格子數(shù)很少，當(dāng)r增加到一定程度時(shí)，格子數(shù)突然增多，拐點(diǎn)明顯(r=r0)，說(shuō)明模型C改造點(diǎn)附近裂縫較少，裂縫稀疏，距離改造點(diǎn)r0以外的區(qū)域裂縫較為稠密，所以格子數(shù)較多，裂縫網(wǎng)絡(luò)類(lèi)型為內(nèi)疏外密型。圖3d顯示，格子數(shù)隨r的變化也存在拐點(diǎn)(r=r0)，但變化趨勢(shì)則與模型C相反，在r小于r0范圍內(nèi)，裂縫所占格子數(shù)增加較快，說(shuō)明近改造點(diǎn)區(qū)域裂縫稠密。r大于r0之后，格子數(shù)增加緩慢，說(shuō)明遠(yuǎn)離改造點(diǎn)區(qū)域裂縫稀疏，裂縫集中分布在改造點(diǎn)附近區(qū)域，裂縫網(wǎng)絡(luò)類(lèi)型為內(nèi)密外疏型。相比之下模型D更加有利于溝通儲(chǔ)層與井眼，因?yàn)槟Ｐ虲的裂縫主要分布于遠(yuǎn)離井眼的區(qū)域，與井眼連通性不好，不利于儲(chǔ)層流體流向井底。

3 分形維數(shù)與裂縫潛能指數(shù)

3.1 復(fù)雜裂縫分形維數(shù)的計(jì)算

圖3 裂縫分布表征曲線Fig.3 Curves of fracture distributiona.模型A;b.模型B;c.模型C;d.模型D

圖4 網(wǎng)格劃分與分形維數(shù)計(jì)算Fig.4 Meshing and caculating the fractal dimension

(1)

lgNb=lgM-Dlgb

(2)

式中:b為網(wǎng)格邊長(zhǎng)，無(wú)因次；M為裂縫分布初值，無(wú)因次；D為裂縫網(wǎng)絡(luò)的分形維數(shù)，無(wú)因次。

以模型A(圖1a)為例，計(jì)算其分形維數(shù)方法及結(jié)果如圖4所示?？芍Ｐ虯裂縫系統(tǒng)分形特征明顯，直線相關(guān)性較好，其分形維數(shù)為1.607。

3.2 不同角度或角度區(qū)間裂縫的產(chǎn)能貢獻(xiàn)比

選取典型角度值α：0°,15°,30°,45°,60°,75°和90°，建立如圖5所示裂縫模型，分別對(duì)其進(jìn)行產(chǎn)能模擬[20]，得出產(chǎn)量比q(水平井產(chǎn)能與對(duì)應(yīng)直井開(kāi)發(fā)時(shí)產(chǎn)能之比)隨角度的變化趨勢(shì)。并以?shī)A角為α為0°時(shí)對(duì)應(yīng)的產(chǎn)量比q0°為基數(shù)，計(jì)算不同角度裂縫對(duì)應(yīng)的產(chǎn)能貢獻(xiàn)比：Rα=qα/q0°，回歸得出對(duì)應(yīng)關(guān)系。為了使計(jì)算更易操作，可計(jì)算αk所在角度區(qū)間的產(chǎn)能貢獻(xiàn)比，其取值為兩個(gè)端點(diǎn)角度值對(duì)應(yīng)產(chǎn)能貢獻(xiàn)比R的算術(shù)平均值：

(3)

由張鳳喜[21]的電模擬結(jié)果，產(chǎn)量貢獻(xiàn)比隨角度的變化如圖6所示，擬合公式得產(chǎn)能貢獻(xiàn)比與角度的變化關(guān)系。

(4)

式中:Rα為裂縫產(chǎn)能貢獻(xiàn)比函數(shù)，無(wú)因次；α為裂縫的角度值，(°)。

以15°為步長(zhǎng)劃分0～90°為6個(gè)角度區(qū)間，每個(gè)角度區(qū)間對(duì)應(yīng)的產(chǎn)能貢獻(xiàn)比取值為區(qū)間兩端點(diǎn)值的算術(shù)平均，結(jié)果如圖7所示?？梢钥闯鰟澐纸嵌葏^(qū)間之后的產(chǎn)能貢獻(xiàn)比是呈階梯式增加的，不但減小了取值的難度也使得計(jì)算更加快捷。

3.3 裂縫潛能指數(shù)

為了將裂縫系統(tǒng)復(fù)雜程度與其對(duì)產(chǎn)能的貢獻(xiàn)聯(lián)系起來(lái)，此處引入裂縫潛能指數(shù)。將上述裂縫復(fù)雜程度的表征參數(shù)分形維數(shù)D與產(chǎn)能貢獻(xiàn)比R結(jié)合起來(lái)進(jìn)行裂縫表征，提出如下兩種方法。

圖5 夾角為α的裂縫示意圖Fig.5 Schematic diagram showing fractures with an intersection angle of α

圖6 產(chǎn)能貢獻(xiàn)比隨角度的變化Fig.6 Change of production contribution ratio with the increase of intersection angle

圖7 不同角度區(qū)間裂縫產(chǎn)能貢獻(xiàn)比取值Fig.7 Values of production contribution ratio under different intersection angle intervals

(5)

2) 將復(fù)雜裂縫系統(tǒng)范圍內(nèi)的每個(gè)角度區(qū)間([0°,15°)，[15°,30°)，[30°,45°)，[45°,60°)，[60°,75°)，[75°,90°])對(duì)應(yīng)的裂縫分形維數(shù)，與該角度區(qū)間對(duì)應(yīng)的產(chǎn)能貢獻(xiàn)比(圖7)做加權(quán)和，記為裂縫潛能指數(shù)FN。

(6)

由于精確到每一個(gè)角度的計(jì)算較為繁瑣，以下采用方法2及其對(duì)應(yīng)的裂縫潛能指數(shù)進(jìn)行表征，以模型A為例進(jìn)行計(jì)算，其對(duì)應(yīng)的裂縫角度分布區(qū)間如圖8所示，每個(gè)角度區(qū)間對(duì)應(yīng)的分形維數(shù)和產(chǎn)能貢獻(xiàn)(表1)，加權(quán)和即為該復(fù)雜裂縫系統(tǒng)的裂縫潛能指數(shù)FN。

由表1可知，模型A的裂縫潛能指數(shù)為3.21。以此類(lèi)推可計(jì)算得出4個(gè)典型模型(圖1)復(fù)雜裂縫系統(tǒng)所對(duì)應(yīng)的分形維數(shù)及裂縫潛能指數(shù)(表2)。

由表2可知，模型A復(fù)雜裂縫網(wǎng)絡(luò)的分形維數(shù)最小，說(shuō)明其復(fù)雜度最小；模型B裂縫網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜度最大；模型C和D的裂縫網(wǎng)絡(luò)的分形維數(shù)接近，說(shuō)明其復(fù)雜度也大致接近。裂縫潛能指數(shù)大小的排序?yàn)槟Ｐ虰,A,D和C，說(shuō)明就增加產(chǎn)量效果而言，模型B裂縫網(wǎng)絡(luò)優(yōu)勢(shì)明顯。表2中最后一列為裂縫潛能指數(shù)與復(fù)雜度的比值F/D，可理解為單位復(fù)雜度所對(duì)應(yīng)的潛能。模型B裂縫系統(tǒng)的分形維數(shù)和潛能指數(shù)大于模型A，說(shuō)明壓裂改造實(shí)現(xiàn)B裂縫的復(fù)雜度高，對(duì)產(chǎn)量增加貢獻(xiàn)大，相應(yīng)的改造成本也高，但是模型B裂縫網(wǎng)絡(luò)的單位復(fù)雜度所對(duì)應(yīng)的潛能F/D值較小，說(shuō)明進(jìn)行壓裂改造實(shí)現(xiàn)模型B裂縫系統(tǒng)如此高復(fù)雜度在一些情況下是沒(méi)必要的，改造形成模型A的裂縫系統(tǒng)已經(jīng)可以較好滿(mǎn)足增產(chǎn)及經(jīng)濟(jì)要求。裂縫D的內(nèi)密外疏分布對(duì)產(chǎn)能有利，其FN值小于裂縫B但F/D值大于裂縫B，也說(shuō)明了其優(yōu)越性。

圖8 裂縫潛能指數(shù)計(jì)算示意圖Fig.8 Schematic diagram of potential index calculation4.處于角度區(qū)間45°～60°；5.處于角度區(qū)間60°～75°；6.處于角度區(qū)間75°～90°

夾角區(qū)間α/(°)RDFN445～601115056560～751139116675～901158109321

表2 分形維數(shù)與裂縫潛能指數(shù)計(jì)算結(jié)果

4 應(yīng)用實(shí)例

頁(yè)巖水力壓裂物理模擬和數(shù)值模擬實(shí)驗(yàn)是認(rèn)識(shí)和研究頁(yè)巖氣儲(chǔ)層水力壓裂特殊性以進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際的兩個(gè)重要手段，實(shí)驗(yàn)結(jié)果的對(duì)比分析是形成實(shí)驗(yàn)結(jié)論的關(guān)鍵。本部分通過(guò)兩個(gè)實(shí)例說(shuō)明上述復(fù)雜裂縫定量表征方法在水力壓裂物理模擬和數(shù)值模擬中的應(yīng)用，以有效進(jìn)行實(shí)驗(yàn)結(jié)果的對(duì)比和分析。

4.1 物模實(shí)驗(yàn)應(yīng)用

圖9為兩種水力壓裂物理模擬實(shí)驗(yàn)條件下得出的兩個(gè)不同的頁(yè)巖巖心裂縫形態(tài)。圖9a為低水平地應(yīng)力差條件(3 MPa)對(duì)應(yīng)的裂縫形態(tài)，圖9b為高水平應(yīng)力差(14 MPa)條件下的裂縫形態(tài)，粉紅色線標(biāo)示的為有壓裂液顯示的裂縫，為油氣流動(dòng)有效裂縫。以裂縫與井筒方向的夾角為依據(jù)劃分裂縫所在角度區(qū)間，并標(biāo)注序號(hào)。應(yīng)用上述裂縫表征方法計(jì)算兩種裂縫形態(tài)所對(duì)應(yīng)的分形維數(shù)和裂縫潛能指數(shù)(表3)。

圖9顯示，兩個(gè)裂縫網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中的裂縫處于多個(gè)角度區(qū)間，低水平地應(yīng)力差下的裂縫所占夾角區(qū)間較多，相應(yīng)高水平地應(yīng)力差下的裂縫所占夾角區(qū)間較為單一。由表3可知，低水平地應(yīng)力差條件下的裂縫網(wǎng)絡(luò)的分形維數(shù)和高水平地應(yīng)力差條件下的接近，說(shuō)明從分形角度，兩種裂縫網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜程度相近，但是低水平地應(yīng)力差下裂縫網(wǎng)絡(luò)的潛能指數(shù)FN和單位復(fù)雜程度對(duì)應(yīng)的潛能F/D都明顯大于高水平地應(yīng)力差條件下的，說(shuō)明低水平地應(yīng)力差下的裂縫網(wǎng)絡(luò)(圖9a)具有較大的提高產(chǎn)量潛力。

圖9 物理模擬實(shí)驗(yàn)后頁(yè)巖巖心形成的裂縫形態(tài)Fig.9 Geometry of fractures in the shale sample after physical simulation experiment of fracturing1.處于角度區(qū)間0°～15°；3.處于角度區(qū)間30°～45°；4.處于角度區(qū)間45°～60°；5.處于角度區(qū)間60°～75°；6.處于角度區(qū)間75°～90°

序號(hào)α/(°)DDFNF/D圖9a330～45074445～60066560～75094675～90098105375357圖9b10～15093675～90096103214208

4.2 數(shù)模實(shí)驗(yàn)應(yīng)用

圖10為利用擴(kuò)展有限元法模擬頁(yè)巖水力壓裂裂縫擴(kuò)展的結(jié)果圖，兩圖所示不同裂縫形態(tài)對(duì)應(yīng)不同的楊氏模量分布。兩個(gè)裂縫擴(kuò)展路徑復(fù)雜，所對(duì)應(yīng)分形維數(shù)和裂縫分布如圖11所示。

由圖11可知，兩個(gè)復(fù)雜裂縫網(wǎng)絡(luò)的分形維數(shù)分別為1.132和1.099(圖11a，b)，裂縫網(wǎng)絡(luò)a的復(fù)雜程度要大于裂縫b。從裂縫分布來(lái)看，裂縫a擴(kuò)展至上下兩部分，隨著圓形覆蓋區(qū)域半徑的增加，裂縫所占格子數(shù)均勻增加，當(dāng)裂縫半徑為5時(shí)，到達(dá)裂縫區(qū)域邊緣，格子數(shù)目基本不變，邊緣處裂縫較少，說(shuō)明裂縫整體分布比較集中；裂縫b則趨于向下部擴(kuò)展，隨著半徑增加，格子數(shù)增加幅度較裂縫a小，且到邊緣區(qū)域無(wú)變緩趨勢(shì)，說(shuō)明其裂縫分布較裂縫a分布更為分散。

5 結(jié)論

頁(yè)巖體積壓裂復(fù)雜裂縫的定量表征方法是裂縫復(fù)雜程度、裂縫分布和對(duì)產(chǎn)量貢獻(xiàn)的綜合體現(xiàn)，用于評(píng)價(jià)和描述頁(yè)巖體積壓裂裂縫直觀有效，操作簡(jiǎn)單。復(fù)雜裂縫具有分形特征，利用分形維數(shù)進(jìn)行描述相關(guān)性較好；裂縫潛能指數(shù)結(jié)合了裂縫復(fù)雜程度及其對(duì)產(chǎn)能的貢獻(xiàn)，可以作為定量對(duì)比復(fù)雜裂縫系統(tǒng)優(yōu)劣的參數(shù)之一。裂縫分布表征可以直觀得到裂縫在距離改造點(diǎn)不同距離處的分布密度，從而可根據(jù)裂縫稀疏分布判斷裂縫系統(tǒng)增產(chǎn)有效性。

圖10 數(shù)值模擬得出的裂縫網(wǎng)絡(luò)形態(tài)Fig.10 Geometry of fractures from numerical simulation of fracturing

圖11 裂縫分形維數(shù)和分布曲線結(jié)果Fig.11 Fractal dimension and distribution curves of facturesa.圖10a裂縫的分形維數(shù)計(jì)算結(jié)果；b.圖10b裂縫的分形維數(shù)計(jì)算結(jié)果；c.圖10a和b的分布表征對(duì)比結(jié)果

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(編輯 張亞雄)

Quantitative characterization of complex fractures after volume fracturing in shale

Shang Xiaosen1,Ding Yunhong2,Lu Yongjun2,Wang Yonghui2,Yang Lifeng2

(1.ChinaUniversityofPetroleum(EastChina),Qingdao,Shandong266580,China; 2.LangfangBranchofResearchInstituteofPetroleumExploration&Development,PetroChina,Langfang，Hebei065007,China)

According to the typical geometry of complex hydraulic fractures of shale,a new method which takes the fracture complexity,the fracture distribution and the attribution of fracture to production into consideration was proposed to describe complex fractures.Moreover,the concept of fracture potential index was put forward,and it can be used as one of the parameters for quantitative evaluation of the complex fractures.The density of fractures with different distances from the stimulation location was estimated with the method for determining the effectiveness of the fracture network.Compared with the fracture network with the characteristics of being dense inside but sparse outside,the fracture network being sparse outside but dense inside is more effective in enhancing production according to the description results.Hydraulic fracturing experiments were conducted and the geometries of hydraulic fractures in the shale were described with the application of the method.Results show that the potential index of fracture network formed under low horizontal geostress difference is greater than that of fractures formed under high horizontal geostress difference.It reflects that the fracture network formed under low horizontal geostress difference has higher potential for enhancing production.The above results indicate that the method established for describing complex fractures can comprehensively reflect the fracture complexity,fracture distribution and attribution to production.It provides a mean for evaluating the effectiveness of complex hydraulic fracture network.

potential index，quantitative characterization，volume fracturing，complex fracture，shale

2015-10-07;

2016-12-20。

尚校森(1988—)，女，博士，油氣藏增產(chǎn)改造。E-mail:shangxs2013@163.com。

中國(guó)博士后科學(xué)基金資助項(xiàng)目(2016M602226)；國(guó)家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展計(jì)劃(973計(jì)劃)項(xiàng)目(2013CB228004)。

0253-9985(2017)01-0189-08

10.11743/ogg20170120

TE122.2

A