李传亮 朱苏阳

西南石油大学石油与天然气工程学院

0 引言

页岩油气藏的物性极差，需要采用水平井加体积压裂的方式才能实现经济有效开发[1-3]。体积压裂属于超大型压裂，它在地层中首先压出主裂缝，然后在主裂缝上再压出许多分支裂缝，从而形成纵横交错的裂缝网络，因而体积压裂也叫缝网压裂[4-6]。缝网压裂扩大了油气藏的改造体积（stimulated reservoir volume，缩写为SRV），疏通了油气的渗流通道，进而大幅度提高了油气的生产能力[7-8]。传统的常规压裂只能在地层中压出单条裂缝，对油气藏的改造规模较小，渗流通道的疏通范围有限，油气产能的提高幅度不是很大。

压裂是通过向井下注入高压流体来压裂地层的，当井底压力达到地层岩石的破裂压力之后，地层就会开裂并产生裂缝。通过公式预测出地层岩石的破裂压力，对指导压裂设计是十分有益的。很多学者都对地层岩石的破裂压力计算问题进行过研究[9-12]，目前关于直井和水平井产生单缝的破裂压力公式基本都已经建立[13-17]，而分支裂缝的破裂压力公式却还没有建立起来。由于体积压裂主要是在水平井上进行的，笔者以水平井为例，推导了分支裂缝的破裂压力公式，并探讨了分支裂缝的产生条件。

1 主裂缝破裂压力公式

对于上覆压力（pob）为最大主应力的深层页岩地层，压裂只会产生垂直裂缝；而对于上覆压力为最小主应力的浅层页岩地层，压裂只会产生水平裂缝。深层页岩水平井，为了扩大油气的泄流范围，其水平井段一般都设计成与最小水平地应力一致的方向，这样才能在地层中压出垂直于井轴方向的裂缝出来（图1）。……