軟硬間互地層水力壓裂裂縫三維延伸機(jī)理研究

軟硬間互地層不但廣泛發(fā)育于壩址邊坡、隧洞圍巖，而且在地?zé)帷⒂蜌赓Y源開(kāi)發(fā)工程中常有涉及。受控于地應(yīng)力及地層巖性的復(fù)雜性，軟硬間互地層中水力壓裂裂縫的三維擴(kuò)展路徑復(fù)雜。本項(xiàng)目通過(guò)實(shí)驗(yàn)和數(shù)值計(jì)算相結(jié)合的方法，以軟硬間互儲(chǔ)層水力壓裂開(kāi)發(fā)工程中的壓裂裂縫形態(tài)預(yù)測(cè)與控制為背景，首先開(kāi)展了室內(nèi)巖樣及相似材料模型的實(shí)驗(yàn)，獲得了基本巖石力學(xué)參數(shù)及壓裂裂縫起裂與擴(kuò)展的基本規(guī)律；其次結(jié)合并行有限元技術(shù)及矩張量反演技術(shù)，建立了基于數(shù)值模擬與微地震的水力壓裂裂縫精細(xì)表征方法；接著研究了軟硬間互地層巖心的脆性特征及其對(duì)壓裂裂縫的影響、研究了軟硬間互地層模量、泊松比、滲透率及層厚對(duì)壓裂裂縫擴(kuò)展過(guò)程中應(yīng)力演化的影響、研究了軟硬間互地層水力壓裂裂縫遇到軟弱層及層理的擴(kuò)展路徑；最后構(gòu)建了工程全尺度真三維數(shù)值模型，分析了壓裂裂縫的起裂、擴(kuò)展方向及速率、空間規(guī)模等，并與現(xiàn)場(chǎng)測(cè)井及微地震數(shù)據(jù)進(jìn)行了互饋分析。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，軟弱隔層的脆性指數(shù)如果下降20%，可有效封隔水力壓裂裂縫的擴(kuò)展；水力壓裂裂縫遇到軟硬相間層和層理時(shí)，有穿層、扭轉(zhuǎn)、分叉、鈍化、止裂等5種基本擴(kuò)展模式；除了巖性之外，層厚、施工排量及壓裂液粘度對(duì)裂縫類型及裂縫復(fù)雜性均具有重要影響。本項(xiàng)目提出的研究方法有一定的適用性，對(duì)于細(xì)觀尺度水力壓裂裂縫可實(shí)現(xiàn)完全定量化分析；對(duì)于工程尺度模型，受控于參數(shù)來(lái)源、計(jì)算規(guī)模及結(jié)果驗(yàn)證等因素影響，可實(shí)現(xiàn)近似量化分析。本項(xiàng)目的研究成果豐富了水力壓裂裂縫擴(kuò)展分析的研究方法和理論，為水力壓裂工程的設(shè)計(jì)與壓裂效果評(píng)價(jià)提供了進(jìn)一步的理論和技術(shù)支撐。 2100433B

本項(xiàng)目擬通過(guò)試驗(yàn)（包括室內(nèi)試驗(yàn)、水力壓裂工程現(xiàn)場(chǎng)測(cè)井與微地震監(jiān)測(cè)）和數(shù)值計(jì)算的相結(jié)合，以軟硬間互儲(chǔ)層水力壓裂開(kāi)發(fā)工程中的壓裂裂縫形態(tài)預(yù)測(cè)與控制為背景：(1)開(kāi)展室內(nèi)巖樣及相似材料模型的壓裂試驗(yàn)，獲得軟硬間互條件下巖層壓裂裂縫起裂與擴(kuò)展的基本規(guī)律；(2)結(jié)合壓裂過(guò)程中背景應(yīng)力場(chǎng)、壓裂裂縫孕育與發(fā)展、微地震信息之間的內(nèi)因影響和聯(lián)系，建立基于微地震與數(shù)值模擬的水力壓裂裂縫精細(xì)表征方法，并構(gòu)建2個(gè)實(shí)際依托工程的全尺度真三維數(shù)值模型，分析壓裂裂縫的起裂、擴(kuò)展方向及速率、空間規(guī)模等，并與現(xiàn)場(chǎng)測(cè)井及微地震數(shù)據(jù)進(jìn)行互饋分析，提高壓裂裂縫模擬與預(yù)測(cè)的可靠性；(3)界定所提出方法的適用條件和適用范圍，結(jié)合相似材料模型試驗(yàn)和數(shù)值模擬，揭示壓裂裂縫遇到軟硬相間層、天然裂隙、層理時(shí)穿層、扭轉(zhuǎn)、分叉、鈍化或止裂等非平面擴(kuò)展機(jī)理，以及縫間、層間干擾機(jī)制。嘗試為軟硬間互地層水力壓裂工程的設(shè)計(jì)與壓裂效果評(píng)價(jià)提供參考依據(jù)。

煤層氣藏水力壓裂網(wǎng)狀裂縫形成機(jī)理及擴(kuò)展規(guī)律

姜婷婷，任高峰，張建華著

• 出版社：武漢大學(xué)出版社

• ISBN：9787307207714

• 版次：1

• 商品編碼：12515243

• 品牌：其他品牌

• 包裝：平裝

• 開(kāi)本：16開(kāi)

• 出版時(shí)間：2019-03-01

• 用紙：膠版紙

• 頁(yè)數(shù)：159

• 正文語(yǔ)種：中文

內(nèi)容簡(jiǎn)介

《煤層氣藏水力壓裂網(wǎng)狀裂縫形成機(jī)理及擴(kuò)展規(guī)律》針對(duì)煤層氣藏水力壓裂過(guò)程中裂縫起裂和擴(kuò)展預(yù)測(cè)的難題，系統(tǒng)地開(kāi)展模擬實(shí)際壓裂條件下的煤巖力學(xué)參數(shù)試驗(yàn)，建立應(yīng)力和滲流耦合條件下煤巖起裂判據(jù)，研究煤巖節(jié)理、層理和天然裂縫等對(duì)水力壓裂過(guò)程中裂縫網(wǎng)絡(luò)的影響規(guī)律，揭示水力壓裂裂縫起裂和延伸的力學(xué)機(jī)理，實(shí)現(xiàn)對(duì)煤層氣藏水力壓裂裂縫網(wǎng)絡(luò)幾何尺寸和復(fù)雜程度的設(shè)計(jì)控制。研究成果可為現(xiàn)場(chǎng)施工提供技術(shù)參考和理論依據(jù)。

水力壓裂就是利用地面高壓泵，通過(guò)井筒向油層擠注具有較高粘度的壓裂液。當(dāng)注入壓裂液的速度超過(guò)油層的吸收能力時(shí)，則在井底油層上形成很高的壓力，當(dāng)這種壓力超過(guò)井底附近油層巖石的破裂壓力時(shí)，油層將被壓開(kāi)并產(chǎn)生裂縫。這時(shí)，繼續(xù)不停地向油層擠注壓裂液，裂縫就會(huì)繼續(xù)向油層內(nèi)部擴(kuò)張。為了保持壓開(kāi)的裂縫處于張開(kāi)狀態(tài)，接著向油層擠入帶有支撐劑（通常石英砂）的攜砂液，攜砂液進(jìn)入裂縫之后，一方面可以使裂縫繼續(xù)向前延伸，另一方面可以支撐已經(jīng)壓開(kāi)的裂縫，使其不致于閉合。再接著注入頂替液，將井筒的攜砂液全部頂替進(jìn)入裂縫，用石英砂將裂縫支撐起來(lái)。最后，注入的高粘度壓裂液會(huì)自動(dòng)降解排出井筒之外，在油層中留下一條或多條長(zhǎng)、寬、高不等的裂縫，使油層與井筒之間建立起一條新的流體通道。壓裂之后，油氣井的產(chǎn)量一般會(huì)大幅度增長(zhǎng)。

盡管水力壓裂法在19世紀(jì)就已發(fā)明，但直到近十幾年才開(kāi)始大規(guī)模使用，如今，美國(guó)近些年的新油井有95%是用水力壓裂法進(jìn)行鉆探的