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斜井及水平井在不同构造应力场水力压裂起裂研究

随着钻井工艺技术发展,斜井和水平井在低渗透储层开发中得以广泛应用。但在致密储层中,仅采用斜井和水平井技术难以达到经济开发的目的,因而辅以相应的增产改造措施显得尤为紧要。国内外学者对斜井和水平井水力压裂做了一些机理研究[1]~[4],但对于低渗储层,不同类型构造应力场作用下,斜井和水平井破裂压力及裂缝起裂方向研究鲜有报道。笔者基于Yew,C.H等人提出的应力模型,对此展开了机理研究。一、井筒应力模型地层深部存在三个相互垂直的主地应力系统,即上覆地应力σv、水平最大σH及水平最小σh。由于埋藏深度和地质构造运动,形成了不同的应力区域[1]:(1)正断层应力控制区域,即σvσHσh;(2)逆断层应力控制区域,即σHσhσv;(3)滑移断层应力控制区域,即σHσvσh。储层岩石最初处于一种应力平衡状态。当储层被钻开或压裂时,井筒附近局部应力区域会发生改变[2]~[4]。1.坐标系选择模型假设:(1)岩石均匀各向同性;(2)岩石是处于线弹...  (本文共6页) 阅读全文>>

《中国矿业》1998年04期
中国矿业

水力压裂破裂压力的导出及实验验证

1引言在改善油气井周围地层的渗透性及岩盐开采中的水力压裂法是向地层钻孔中注入高压流体诱发孔周裂纹,以增大孔周岩石的流体渗透性和溶解面积,并可使钻孔与钻孔之间产生贯通通道。目前该法已被广泛应用。水力压裂法中破裂压力的预测是进行水力压裂生产实践的关键之一。破裂压力的传统预测方法是建立在构质各向同性介质中孔周应力分布的弹性力学解答和最大技应力强度理论基础之上的,即:Pc-3几一马一。t(1)式中:只为水力压裂的破裂孔压;从和Py分别为压裂段钻孔处原地应力场中水平面内的最大和最小主应力分量;at为孔壁岩石的单轴抗拉强度。文献〔1)根据岩盐力学特性及实验结果,用,弹性力学理论给出了岩盐水力压裂的破裂准则:工一A(尺”马)”B(尸。一八)“CTh”DPZ门)式中:只为原地应力场中的铅垂应力。E和。t分别为岩盐的变形模量和极限拉伸应变;A、B、(:和I)为常数,其余符号同前。以上破裂准则是在不考虑岩石裂隙的假设下得出的。然而岩石这类天然介质都...  (本文共3页) 阅读全文>>

《天然气工业》2018年11期
天然气工业

燃爆诱导水力压裂多裂缝耦合起裂规律

0引言燃爆诱导水力压裂技术是在水力压裂前,借助由火箭推进剂组成的压裂弹,在压裂目的层段燃爆瞬间激发高压聚能流体,使近井地带地层起裂并延伸出多条径向裂缝,突破应力集中,平衡一定范围内的地应力差异,从而有效降低后续水力压裂的起裂压力,促进复杂缝网的形成与扩展[1-4]。在该复合压裂过程中,由多相位裂缝的起裂扩展和缝内压力改变所引起的井周应力场变化是使得后续水力压裂缝起裂压力降低和多裂缝耦合扩展的关键要素[5-7]。目前,针对人工诱导裂缝的应力分析,大多数研究集中在重复压裂、转向压裂的应力阴影效应方面[8-10],对多相位裂缝组合下的应力干扰,研究尚欠完善。为此,笔者基于原有预存单条诱导裂缝的应力场计算模型[11],建立了预存多条诱导裂缝的耦合应力场计算模型,分析了诱导应力影响下的井周周向应力场变化规律;然后,结合断裂力学判据,计算了后续水力压裂预存裂缝的起裂压力,并对预存裂缝长度、相位、水平主应力差异系数及预存裂缝条数等4个因素对预...  (本文共8页) 阅读全文>>

《石油勘探与开发》1983年04期
石油勘探与开发

水力压裂裂缝形态和破裂压力的研究

自一九一七八年以来,我们陆续建立了岩石力学参数的单轴、三轴测定装置,先后侧定和计算了胜利、新疆、辽河、吉林、长庆、华北等油田部分油层岩心和露头岩石的八项力学参数(即抗压强度、弹性模量、波桑比、抗张强度、剪切模量、压缩系数、岩石硬度和剪切强度,见附录(三))。以上岩样的应力一应变关系曲线基本都属于塑一弹一塑型和塑一弹型,见附录(一);还研究了围压对岩石抗压强度的影响,见附录(二)。以上这些基础工作的进行,为开展水力压裂裂缝形态和破裂压力的研究,创造了必耍的条件。 本文应用物理模拟研究了不同应力状态与起始破裂压力的关系,以及各向应力大小与裂缝形态的关系。 由于岩石在地下受力情况极为复杂,岩石结构也很不均匀,为了便于研究,特做如下假设:1)岩石本身是多孔弹性体;2)岩石本身结构均匀,且各向同性。一、岩心的制备和模拟试验装置:二维试验岩心的制备:用自制的人工岩心,具体配方见表1。第一、二批岩心为直径97mm、高100一110mm的圆柱体...  (本文共9页) 阅读全文>>

《石油大学学报(自然科学版)》1950年20期
石油大学学报(自然科学版)

大斜度井水压裂缝起裂研究

大斜度井水压裂缝起裂研究陈勉,陈治喜,黄荣樽(石油大学石油工程系,北京102200)摘要应用多孔弹性理论,导出了斜井井壁周围的应力表达式,并提出了新的斜井水力压裂裂缝起裂判据,它不但考虑了垂井裂缝产生的机理,而且还考虑了水平缝产生的机理,新的斜井水力压裂起裂判据比以往的斜井水力压裂裂缝起裂判据更具合理性.主题词水力压裂;斜井;应力分布中图法分类号TE21第一作者简介陈勉,男.1962年生,1982年毕业于北京大学,1991年获中国矿业大学博士学位,1993年在石油大学完成博士后研究工作.现为石油大学副教授,主要从事岩石力学在石油工程中的应用方面的研究.0引言前人应用多孔弹性理论研究了起裂问题 ̄[1,2].但研究的井轴方向都是与上覆地应力方向一致,因此,井筒只在水平地应力的作用之下.近年来,斜井和水平井的水力压裂技术在石油工程中大量应用,Daneshy ̄[3]和Yew ̄[4,5]研究了斜井的水力压裂理论,但以往的斜井水力压裂起裂判...  (本文共6页) 阅读全文>>

《煤矿开采》2017年01期
煤矿开采

煤岩体定向圆形孔楔形切槽水力压裂起裂分析研究

水力压裂技术最初主要应用在石油和天然气开采等领域,近年来,经过学者的不断引进和研究,定向水力压裂技术在煤矿中开始推广应用。目前定向水力压裂技术在煤矿坚硬顶板的控制、坚硬顶煤的弱化、冲击地压防治以及含瓦斯煤层的增透性等方面取得了不错的效果。其中在煤矿坚硬顶板初次放顶方面应用最广,尤其是对于浅埋深煤层坚硬顶板以及高瓦斯矿井工作面初次放顶优势更加明显。在水力压裂过程中,水压裂纹的起裂和扩展是压裂设计的核心,裂纹起裂压力与方向则决定裂缝扩展的范围与压裂的效果[1-2]。其中,煤矿井下地应力场类型、煤体和岩石的力学特性参数、顶板岩层的地质力学参数都是水力压裂参数设计的基础因素[3-4]。近年来,国内外学者在定向水力压裂技术的机理以及煤矿现场应用方面开展了大量的研究。黎立云等[5]研究了在岩体内存在的Ⅰ-Ⅱ复合型裂纹扩展的临界载荷以及初始开裂方向。黄炳香等[6]认为水力致裂通过水压主裂缝扩展、翼型分支裂纹扩展和吸水湿润作用,达到结构改造、强...  (本文共5页) 阅读全文>>