中深层页岩储层天然裂缝稳定性演化规律研究

来源：石油科学通报杂志2026年第1期北京时间：

作者：张木杨, 周恺锐, 李曹雄, 崔欢, 袁晓俊, 苏展鸿, 鲜成钢

单位：1 中国石油大学(北京)油气资源与工程全国重点实验室，北京 1022492 中国石油大学(北京)石油工程学院，北京 1022493 中国石油大学(北京)未来能源学院，北京 1022494 中国石油浙江油田分公司，浙江杭州 310023

摘要：中深层页岩储层长期处于压裂改造及多年生产的复合作用下，天然裂缝的应力状态不断演化，其稳定性变化直接关系到井筒完整性、压裂改造效果及加密井部署安全性。鉴于此，本文以天然裂缝为研究对象，提出一种基于三维地质力学模型—离散裂缝网络(DFN)耦合的天然裂缝稳定性评价方法，不涉及水力裂缝的形态与演化。通过将天然裂缝走向、倾角粗化映射至三维网格，并采用空间插值构建产状连续体，实现了天然裂缝几何特征与三维应力场、力学参数的统一耦合，从而获得天然裂缝稳定性的三维连续量化结果。研究结果表明：天然裂缝滑动风险受走向、倾角与区域应力状态的耦合作用控制，各应力状态下的失稳产状具有显著差异；流体注入可能通过“有效正应力降低”与“摩擦强度下降”两条机制诱发天然裂缝失稳；而长期生产导致孔隙压力下降，可增强天然裂缝的有效正应力，整体提升裂缝稳定性。对黄金坝YS108井区的研究表明，产后应力场向典型正断层状态演化，使天然裂缝滑动风险明显降低，为加密井部署及安全压裂提供了更高的稳定性基础。本文提出的三维天然裂缝稳定性评价体系可用于老区产后地层稳定性识别、井轨迹优化及压裂段风险控制，为中深层页岩气高效开发提供技术支撑。

关键词：非常规油气,天然裂缝,失稳风险,地应力场演化,加密井部署

基金资助：国家科技重大专项(2025ZD1402806);国家自然科学基金(52104052);中国博士后科学基金(2021M693496);中国石油大学(北京)科研基金(2462025YJRC013);中国石油天然气股份有限公司科技专项“中深层页岩气提高采收率关键技术研究与应用”(2023ZZ21YJ02)