精確表征壓裂前后儲層巖體中的裂隙結構，探索復雜裂隙結構與儲層壓裂改造、流體運移的內在關(guān)聯(lián)，是非常規油氣儲層改造與開(kāi)發(fā)的核心科學(xué)問(wèn)題。

　　中國科學(xué)院武漢巖土力學(xué)研究所油氣地下儲備與開(kāi)發(fā)研究中心科研人員聯(lián)合武漢大學(xué)、重慶大學(xué)、深圳大學(xué)、遼寧工程技術(shù)大學(xué)相關(guān)研究人員，在裂隙巖體壓裂和滲流特性研究方面取得進(jìn)展。（1) 提出了一種基于向量統計的粗糙裂縫量化表征和重建方法，結合FDEM發(fā)展了一套考慮裂隙粗糙特性的非均質(zhì)儲層建模方法，形成了基于python語(yǔ)言的建模模塊（圖1）。建立了從相對均質(zhì)到極端非均質(zhì)儲層的粗糙離散裂縫網(wǎng)絡(luò )水力壓裂模型，對比分析了不同離散裂縫網(wǎng)絡(luò )的擴展演化特征，揭示了不同程度非均質(zhì)模型中的應力平衡、最終裂縫形態(tài)和破壞模式的差異（圖2）。結果顯示：水力裂縫擴展受網(wǎng)格路徑、天然裂縫粗糙性和巖石彈性模量分布影響顯著(zhù)。忽略天然裂縫的粗糙特征，可能高估人工裂縫穿透研究區域時(shí)間、拉伸比例因子和裂縫總長(cháng)分別約20%、15%和18%。（2) 利用樹(shù)狀分叉裂縫網(wǎng)絡(luò )表征壓裂后的多尺度人工裂縫網(wǎng)絡(luò )，推導了點(diǎn)-線(xiàn)型和點(diǎn)-圓型樹(shù)狀分叉裂縫網(wǎng)絡(luò )的等效滲透率理論模型。在與數值模擬結果對比驗證的基礎上，分析了分叉裂縫網(wǎng)絡(luò )幾何參數對等效滲透率的影響（圖3和圖4）。結果表明：當寬度比大于高度比時(shí)，等效滲透率隨著(zhù)主裂縫縱橫比的增加而增加，而當裂縫寬度比小于高度比時(shí)則相反。橢圓截面的等效滲透率小于矩形截面的等效滲透率，它們的差異隨著(zhù)主裂縫縱橫比、寬度比和分叉級數的增加而增加，而隨著(zhù)裂縫高度比的增加而減小。研究成果為SRV區域等效滲透率預測及壓裂改造的有效造縫形態(tài)評估提供了理論依據。

　　相關(guān)研究成果以“Comparative study on hydraulic fracturing using different discrete fracture network modeling: Insight from homogeneous to heterogeneity reservoirs”、“A study on equivalent permeability models for tree-shaped fractures with different geometric parameters”為題，分別發(fā)表在期刊Engineering Fracture Mechanics和Gas Science and Engineering上。研究工作獲得國家自然科學(xué)基金（52241602、51909225、42004036、52074044）等的資助。

　　論文鏈接：

　　https://doi.org/10.1016/j.engfracmech.2023.109274

　　https://doi.org/10.1016/j.jgsce.2023.204946

圖1. 粗糙離散裂隙巖體重建示意圖：(a)真實(shí)裂隙巖石及其處理后結果示意圖；(b)向量統計原理；(c)基于方向向量的單粗糙裂縫重建流程示意圖；(d)基于fisher分布和冪律分布及方向向量生長(cháng)方法的隨機離散裂縫網(wǎng)絡(luò )重建流程示意圖　　 

圖2. 不同非均質(zhì)程度儲層的地應力平衡和壓裂縫擴展結果：(a)地應力平衡結果；(b)壓裂縫擴展結果 　

圖3. 樹(shù)狀分叉裂縫中的流體流動(dòng)示意圖：(a)壓裂后多尺度樹(shù)狀分叉裂縫示意圖；(b)點(diǎn)-線(xiàn)型分叉裂縫中的流體流動(dòng)云圖；(c)點(diǎn)-圓型樹(shù)狀分叉裂縫中的流體流動(dòng)云圖　　

　　圖4.不同樹(shù)狀裂縫網(wǎng)絡(luò )的等效滲透率模型驗證結果：(a)點(diǎn)-線(xiàn)型樹(shù)狀分叉裂縫網(wǎng)絡(luò )；(b)點(diǎn)-圓型樹(shù)狀分叉裂縫網(wǎng)絡(luò )