现场监测与室内研究表明,暂堵压裂技术能够产生多裂缝而提高储层整体改造程度,在非常规油气开发中发挥着重要作用。暂堵压裂现场施工核心环节在于暂堵剂形成有效封堵和后续裂缝成功转向扩展。暂堵剂封堵裂缝受多种因素影响,暂堵剂形成封堵后,在人工暂堵体和先压支撑裂缝的影响下,后续裂缝起裂与扩展规律更加复杂。裂缝封堵与转向规律缺乏深入研究,相关实验和数值模拟方法尚未建立。本文采用理论分析、室内实验和数值模拟相结合的方法,系统研究了暂堵压裂裂缝封堵与转向规律。本文成果不仅为暂堵压裂相关规律研究提供了新方法,而且对暂堵压裂现场施工提供了一定的理论指导,本文取得的主要成果如下:(1)定性分析了裂缝封堵增压机理并定量评价了裂缝封堵增压效果。缝口封堵提高井周环向应力,缝内封堵提高裂缝闭合应力,缝端封堵阻断缝内流体压力传递至缝尖,以此提高裂缝重张压力,实现裂缝封堵止裂。基于扩展有限元方法定量研究了缝内非均布净压力对裂缝封堵增压的影响。封堵改变了缝内净压力分布,减小了缝尖应力强度因子,实现裂缝封堵止裂。(2)建立了暂堵剂缝内封堵物模实验方法并开展了系统实验。控制围压可以产生不同壁面形态的水力裂缝,采用钢珠支撑能够定量控制裂缝开度,改装大内径管线能够有效避免暂堵剂堵塞管线,这些手段保证了暂堵剂缝内封堵物模实验的顺利实施。不同壁面形态裂缝形成有效封堵由快到慢依次为迂曲缝、倾斜平面缝、轴向/横切平面缝;纯纤维可有效封堵1.5 mm缝,但无法封堵2.5 mm缝;增大暂堵剂浓度,暂堵剂倾向于在缝口堆积,入缝能力减弱,达到有效封堵的时间大大缩短;裂缝宽度与暂堵剂架桥颗粒粒径关系是决定能否形成有效封堵及影响封堵快慢最关键的因素。(3)大物模实验研究了暂堵压裂压力响应及整体裂缝形态。物模实验验证了通过暂堵可以产生复杂多裂缝的可行性。当应力差为2.5 MPa时,通过暂堵,可以较为容易地产生复杂网状结构的转向缝;当应力差为7.5 MPa时,产生的转向裂缝近似与初次裂缝方向相同,而且需要异常高的泵注压力。相对于纤维暂堵剂,粉末暂堵剂能够更快地封堵已有裂缝;纤维形成的暂堵体厚度较大但压实程度相对较低。泵注液体不含暂堵剂时,泵注压力曲线表现出明显的裂缝破裂压力和扩展压力,含暂堵剂时则不会出现。(4)开展了多工况暂堵压裂裂缝转向规律数模研究。建立了暂堵压裂裂缝转向扩展数值模拟方法。结合数值模拟结果,定义“转向角”定量研究了近井筒暂堵压裂转向裂缝转向规律;定义“偏转角”定量研究了水平井暂堵分段压裂后续裂缝转向规律;对比天然裂缝开启压力定量研究了缝内暂堵压裂转向激活天然裂缝的规律。