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水力压裂诱导含天然缺陷页岩裂隙扩展机制及应用研究

水力压裂作为一种有效的岩体压裂改造方法,在页岩气等非常规油气开采领域有着广阔的应用前景。但是由于页岩中天然缺陷导致的各向异性,使水力裂隙网络的扩展变得异常复杂;同时,水力压裂注射位置选择不当也会引起页岩储层中的断层活化,形成明显的微震效应。因此,研究水力压裂诱导含天然缺陷页岩裂隙扩展机制及应用具有重要的现实意义。本文采用现场调研、实验室试验、数值计算、理论分析相结合的研究方法,围绕天然缺陷参数对页岩破裂作用的敏感性、水力裂隙与天然缺陷互馈力学效应、水力裂隙网络的扩展规律、压裂中微震效应的发生机制以及压裂注射位置优化设计等内容进行了系统地研究,取得以下主要创新性成果:(1)揭示了天然缺陷参数对各向异性页岩破裂过程的敏感性规律。根据各向异性页岩力学特征变化,构建了不同颗粒接触表征矿物组分的离散裂隙网络模型;研究了天然缺陷强度、内聚力与抗拉强度比、法向和切向刚度以及角度适应范围对页岩抗拉强度、劈裂模量、不同种类裂隙数量和百分比以及破裂  (本文共203页) 本文目录 | 阅读全文>>

中国石油大学(北京)
中国石油大学(北京)

水力压裂裂缝暂堵转向机理与转向规律研究

储层改造是页岩油气、致密油气等非常规油气开发的核心技术,通过水力压裂形成复杂裂缝网络,实现体积改造是水力压裂施工的目标。当储层可压性较差或应力差较大时,难以形成复杂裂缝网络,通过暂堵逼迫裂缝转向是增强缝网扩展复杂性的重要手段。到目前为止,虽然现场实践已取得较好成效,但裂缝暂堵转向的力学机理、扩展规律和调控方法等尚处于探索阶段,迫切需要开展人工裂缝暂堵转向机理和规律研究。本文探索了新的实验方法,发展了水力压裂数值算法,通过岩芯测试、物理模拟和数值模拟研究,对非常规储层的可压性和转向能力、转向剂对裂缝的暂堵规律、裂缝转向扩展规律进行了研究,主要取得成果如下:(1)致密储层成缝能力测试与评价。储层成缝能力(可压性)是裂缝转向的基础和重要影响因素。实验发现:(1)页岩存在强微观非均质性,并与矿物成分、天然裂隙和TOC含量等一起,是影响页岩储层成缝能力的重要因素。(2)流体对页岩的岩石力学性质具有显著影响,并与页岩储层的超低含水饱和度、粘...  (本文共155页) 本文目录 | 阅读全文>>

辽宁工程技术大学
辽宁工程技术大学

页岩气储层水力压裂裂纹扩展规律研究

能源是人类生存和发展的重要物质基础,天然气和非化石能源已成为世界能源发展的主要方向。页岩气是赋存于有机质泥页岩中的非常规天然气,在我国其储量位居世界第一。页岩气储层致密低渗且含有大量天然层理,具有强非均质性和各向异性特点,须通过水力压裂技术才能获得商业产能,常规水力压裂裂纹扩展理论不能完全适用页岩储层。为了揭示非均质各向异性页岩气储层水力压裂裂纹的扩展规律,论文采用实验、理论和数值模拟相结合方法开展研究,主要研究工作及成果如下:(1)自主研制了具有多手段识别裂缝的真三轴水力压裂实验系统,开展了页岩各向异性力学特性和页岩原岩及相似材料模型水力压裂实验,得到了页岩垂直与平行层理方向单轴加载应力-应变关系及破裂强度指标和页岩水力压裂受层理和应力等因素影响的裂纹扩展规律:水力压裂裂纹扩展由地应力、层理方位以及页岩层理和页岩基质强度共同决定。(2)利用复变函数理论分析得到裂纹尖端应力状态,通过比较压裂裂缝遇层理时沿原方向和转向层理方向扩展...  (本文共170页) 本文目录 | 阅读全文>>

《地下空间与工程学报》2019年S2期
地下空间与工程学报

水力压裂引起地表微变形的反问题求解

通过远场地表变形监测数据可以得到水力压裂过程中深部储层动态信息,有助于指导非常规油气资源的开采。本文研究了水力压裂的孔底流体压力变化引起相应的远场弹性响应反问题数值求解方法。首先,根据弹性反问题求解的基本理论及其空间正则化方...  (本文共7页) 阅读全文>>

《科学技术创新》2020年02期
科学技术创新

页岩竖井单孔水力压裂裂缝扩展规律研究

真三轴水力压裂实验及其数值模拟是研究水力裂缝扩展规律的常用方法。为了研究页岩气开采过程中的垂直井的水力裂缝扩展规律,开展了基于实验尺度的页岩试样真三轴水力压裂实验,并用有限元软件Abaqus对其水力裂缝扩展行为和形成的裂缝形态进行了对比验证。结果表明:①基于垂直井水力压裂...  (本文共3页) 阅读全文>>

《世界地震译丛》2020年06期
世界地震译丛

页岩中水力压裂扩展的微震机理研究

微震监测技术被广泛应用于衡量水力压裂作用。由于微震释放机制的复杂性,很难获得对其统一的理论认识。基于地震学原理,本文采用物理模拟实验和数值分析方法对页岩水力压裂扩展造成微震的机制进行研究。理论上,岩石破裂过程取决于水力裂纹尖端的应力分布。通过反演得到矩张量的特征方程及其特征值,从而...  (本文共15页) 阅读全文>>