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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>>

中国矿业大学
中国矿业大学

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>>

西南石油大学
西南石油大学

页岩水压裂缝扩展机理及微震监测分析

随着能源需求量增加,页岩气凭借其丰富的储量已经吸引了人们的视线。但页岩气藏储层具有比常规储层更加复杂的地质条件、储层渗透率和导流能力,因此需要对储层进行压裂改造。受到页岩层理、天然裂缝发育的影响,页岩储层压裂改造的效果难以通过一次工程方案设计就能达到要求,需要实时监控压裂状态、分析压裂效果、判断压裂遇到的工程地质问题以及修改压裂参数使压裂改造更理想。因此页岩气储层水力压裂改造施工过程中裂缝扩展机理问题一直以来都是受到众多学者关注的目标。本文基于理论分析、数值模拟、工程实践相结合的方法从裂缝扩展长度、方向、储层力学性质、天然裂缝影响等方面分析了水力压裂裂缝扩展机理。本文研究的主要内容为:(1)总结了含中心裂缝的有限宽板模型;考虑裂缝面作用有均布水压力,分析裂缝尖端裂缝线附近的弹塑性应力场分布特征,基于塑性区半径的解析解研究了裂缝扩展长度随均布压力、中心裂缝半长、板宽、剪切屈服强度的变化规律。(2)建立了含中心倾斜裂缝的平板在围压和...  (本文共90页) 本文目录 | 阅读全文>>

大连理工大学
大连理工大学

低渗储层水力裂缝扩展特征的数值模拟研究

我国低渗油藏资源丰富,其有效开发依赖于水力压裂技术的应用。在胜利油田,主要低渗油藏类型有滩坝砂、砂砾岩、浊积岩、泥页岩等,其水力压裂改造效果与水力裂缝的扩展特征密切相关。水力裂缝在扩展过程中受地应力、储层岩性、物性、天然裂缝等不可控地质因素以及施工排量、压裂液粘度、射孔条件等可控施工因素的影响,其扩展特征不易预测。本文首先运用数值模拟方法研究了水力裂缝的复杂性及其受地应力和天然裂缝的影响,其次研究了岩石脆性对水力裂缝扩展特征的影响,随后研究了作为胜利油田当前重点开发对象的砂砾岩的储层特性、水力裂缝扩展模式,并借鉴部分页岩储层改造复杂缝的思想尝试在巨厚砂砾岩储层中改造复杂缝,最后针对多薄砂砾岩储层改造的难点进行分析和数值模拟研究。主要工作和研究成果如下:(1)运用结合了数字图像技术和有限元方法的数值模拟方法研究了复杂水力裂缝的形成过程,发现天然裂缝很大程度上控制了水力裂缝的扩展路径,根据声发射场特征揭示了天然裂缝在水力作用下的破坏...  (本文共187页) 本文目录 | 阅读全文>>

《力学进展》2019年00期
力学进展

页岩气开采中的若干力学前沿问题

页岩气的开采涉及破裂和收集输运两个关键过程.如何实现2000 m以下、复杂地应力作用下、多相复杂介质组分的页岩层内网状裂纹的形成,同时将孔洞、缝隙中的游离、吸附气体进行高效收集,涉及到诸多的核心力学问题.这一工程过程涵盖了力学前沿研究的诸多领域:介质和裂纹从纳米尺度到千米尺度的空间跨越,游离、吸附气体输运过程中微秒以下的时间尺度事件到历经数年开采的时间尺度跨越,不同尺度上流体固体的相互作用,以及压...  (本文共236页) 阅读全文>>

武汉大学
武汉大学

致密油气储层水力压裂颗粒元模拟研究

致密储层气藏因其分布广泛、储量丰富等优点,已成为我国非常规天然气开发的重点。由于致密储层岩性致密、低孔、低渗透性等特征,使得必须采取增产、增注的工艺措施(水力压裂技术)才能获得理想的产能。此外,由于致密储层埋藏较深,地应力分布复杂,岩体中含有大量的天然裂缝、节理裂隙、断层等不同尺寸的结构面,这些因素对水力压裂裂缝穿透、转向、俘获和分叉等行为有重要影响。水力压裂裂缝最终形态及复杂程度直接决定了储层裂缝改造效果及压裂井的产能。现有的研究主要围绕水力压裂过程中地应力组合、天然裂缝倾角及压裂液黏度、注入速率等因素对水力压裂裂缝起裂、扩展及与天然裂缝交互贯通模式的影响,对于天然裂缝固有力学性质(如强度、宽度、数量等)对裂缝扩展机理的影响研究相对较少,同时对水力压裂裂缝与天然裂缝相互作用时破坏性质也有待详细甄别和深入研究。因此,本文以国家重点基础研究发展计划(青年973)“致密储层压裂诱发微地震的发震机理与波传播规律”(No.2015CB2...  (本文共223页) 本文目录 | 阅读全文>>