邻井分布式光纤监测水力裂缝扩展半解析正演模型

来源：石油科学通报杂志2025年第4期北京时间：

作者：毛渝, 陈勉, 隋微波, 何乐, 朱炬辉

单位：1 中国石油大学(北京)石油工程学院，北京 1022492 中国石油大学(北京)油气资源与探测国家重点实验室，北京 1022493 中国石油集团川庆钻探工程有限公司井下作业公司，成都 610051

摘要：邻井分布式光纤监测技术逐渐成为非常规油气藏压裂过程中裂缝监测的重要手段之一，建立邻井分布式光纤应变正演模型对于探究邻井光纤应变响应机理和裂缝几何特征反演等具有重要意义，但现有的光纤应变响应正演解释模型存在裂缝扩展模型选择灵活性不足和网格精度导致的计算效率降低等问题。本文建立了任意开度与几何形态裂缝扩展过程中应力—位移场的半解析计算模型，构建了邻井光纤应变正演模型。通过硬币型裂缝计算案例对裂缝周围应力场进行求解并与Sneddon解析解进行了对比分析，采用水平邻井光纤监测垂直椭圆裂缝计算案例正演了邻井光纤应变响应，并与位移不连续法邻井光纤应变正演结果进行对比分析，分析表明本文模型在经典常规算例下的计算结果与解析方法和位移不连续方法具有一致性。本文进一步将不同裂缝扩展模型与半解析应变计算模型耦合应用于现场光纤数据解释，针对美国HFTS-2矿场实验中B1H井19段和B2H井20段邻井光纤监测结果，本模型模拟结果契合了现场光纤数据响应特征模式，对于呈现复杂特征的B2H井20段，本文模型模拟结果在细节特征和时间尺度上相较于位移不连续法计算模型有更好的对应效果。本模型建立了任意开度与几何形态裂缝扩展邻井光纤应变正演模型，减少了邻井光纤正演计算量，同时可以耦合多种裂缝扩展模型，在现场数据正演解释中可以实现细节特征和时间尺度的更优匹配。

关键词：水力压裂,光纤监测,半解析,裂缝监测,正演模型

基金资助：国家自然科学基金重点项目“提高超深大斜度井压裂效率的关键力学问题研究”(52334001);中国石油集团油田技术服务有限公司科学研究与技术开发项目“页岩油气勘探开发关键技术研究与应用”课题4“页岩储层光纤智能监测与裂缝评价技术研究与应用”(2023T-002-001)