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软煤储层顶板水平井穿层工况下压裂缝扩展模型

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煤田地质与勘探 2019年第6期47卷 20-25页

作者：王志荣胡凯杨杰陈玲霞郑州大学水利与环境学院

为了探索煤层顶板中水平井向目标层穿层压裂的裂缝扩展规律,以华北石炭–二叠纪煤田为例,运用断裂力学、损伤力学以及流体力学等经典理论并结合现场实测资料,开展了压裂缝延伸距离与压裂时间时空演化规律的建模与验证。首先,基于原生裂... 详细信息

为了探索煤层顶板中水平井向目标层穿层压裂的裂缝扩展规律,以华北石炭–二叠纪煤田为例,运用断裂力学、损伤力学以及流体力学等经典理论并结合现场实测资料,开展了压裂缝延伸距离与压裂时间时空演化规律的建模与验证。首先,基于原生裂缝特性、渗透特性以及压裂射孔段附加应力等因素,提出了顶板水平井垂向造缝的起裂压力计算公式;其次,在考虑裂缝性煤岩体损伤效应的基础上,引入Dougill损伤因子,将该计算模型拓展为延伸压力计算模型;最后,基于改进的经典PKN裂缝模型和压裂液滤失理论,建立了连续穿层工况下压裂缝延伸距离与压裂施工时间的函数关系。实践验证表明,根据理论模型合理调配时间参数,可以控制穿层裂缝的延伸距离。

关键词：碎软煤层顶板水平井穿层压裂裂缝扩展模型华北石炭–二叠纪煤田

考虑温压效应的裂缝扩展模型及其在分布式光纤测温中的应用

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中国石油大学学报(自然科学版) 2024年

作者：沈安琪王亮皓刘义坤魏建光李玮梁爽王凤娇姜亮亮东北石油大学多资源协同陆相页岩油绿色开采全国重点实验室卡尔加里大学化学工程与石油工程学院

通过对井筒、裂缝与储层3部分的流动和传热模型耦合求解，求解过程中考虑温压效应对流体物性(密度、体积)的影响。结果表明：当滤失系数为0.21×10-5m/s0.5时，泵注开始后的150 min内，考虑温压效应与未考虑温压效应计算得到的裂缝半长... 详细信息

通过对井筒、裂缝与储层3部分的流动和传热模型耦合求解，求解过程中考虑温压效应对流体物性(密度、体积)的影响。结果表明：当滤失系数为0.21×10-5m/s0.5时，泵注开始后的150 min内，考虑温压效应与未考虑温压效应计算得到的裂缝半长最大差值可达46.64 m; 分布式光纤测温(DTS)光纤测温传感器位置对测试结果影响较大，通过温度模拟结果与实测DTS数据对比，可判断出DTS传感器安装位置。

关键词：裂缝扩展模型裂缝温度场模型温压效应分布式光纤测温

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基于分形理论的煤储层水力压裂裂缝数值模拟

天然气地球科学 2015年第10期26卷 1992-1998页

作者：张小东张硕杨艳磊张鹏魏高洋河南理工大学能源科学与工程学院河南焦作454000 中原经济区煤层气(页岩气)协同创新中心河南焦作454000 中国石油华北油田分公司勘探开发研究院山西长治046000 河南省地质矿产勘查开发局第四地质矿产调查院河南商丘476000

根据多孔介质孔隙度及水力强化过程中裂缝扩展的分形特征,建立了分形煤储层宏观物性参数孔隙度与渗透率的理论关系模型,以及水力致裂过程中煤岩断裂韧度、压裂液滤失系数的分形计算模型。基于此,在拟三维压裂裂缝扩展模型的假设条件下,... 详细信息

根据多孔介质孔隙度及水力强化过程中裂缝扩展的分形特征,建立了分形煤储层宏观物性参数孔隙度与渗透率的理论关系模型,以及水力致裂过程中煤岩断裂韧度、压裂液滤失系数的分形计算模型。基于此,在拟三维压裂裂缝扩展模型的假设条件下,构建了基于分形理论的煤层水力压裂裂缝扩展模型。以郑庄区块8口评价井为参考,应用构建的分形模型对压裂裂缝几何参数进行了计算。计算结果表明：郑庄区块水力压裂裂缝缝长一般为106.8~273.1m,缝高一般为3.6~12.7m。通过与不同模型的计算结果相比较,发现该模型预测结果更接近于实测值,一定程度上反映了该模型的适用性。

关键词：煤储层分形特征水力压裂渗透率裂缝扩展模型

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水力裂缝在地层界面的扩展行为

石油学报 2009年第3期30卷 450-454页

作者：赵海峰陈勉金衍中国石油大学石油工程教育部重点实验室北京102249

采用岩石断裂力学的方法,分析了水力裂缝与地层界面相交时水力裂缝沿其高度方向可能发生的3种扩展行为:①裂缝停止扩展;②裂缝沿地层界面转向扩展;③裂缝直接穿过地层界面进入隔层内,并给出各种行为发生的判断准则。该模型中考虑了分层... 详细信息

采用岩石断裂力学的方法,分析了水力裂缝与地层界面相交时水力裂缝沿其高度方向可能发生的3种扩展行为:①裂缝停止扩展;②裂缝沿地层界面转向扩展;③裂缝直接穿过地层界面进入隔层内,并给出各种行为发生的判断准则。该模型中考虑了分层地应力、分层岩石力学参数、地层界面效应、储层厚度及施工参数的影响。研究表明,对于水力裂缝与地层界面相交后停止扩展的情况,裂缝存在一个临界长度。裂缝超过临界长度后,将沿地层界面转向扩展或穿过地层界面进入隔层内。得出临界裂缝长度的计算方法。对于水力裂缝与地层界面相交后穿过地层界面进入隔层内的情况,分段计算应力强度因子并将其叠加,给出了裂缝在隔层中延伸距离的计算方法及验证实例。

关键词：岩石断裂力学水力压裂裂缝扩展临界长度地层界面隔层裂缝扩展模型

水力压裂条件下“三软”煤层压裂渗透模型及应用

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天然气地球科学 2017年第3期28卷 349-355页

作者：王志荣贺平郭志伟陈玲霞徐培远郑州大学水利与环境学院河南郑州450001 河南省煤田地质局河南郑州450053 河南省能源钻进工程技术研究中心河南郑州450053

为了探索水力压裂条件下由软煤、软顶和软底构成的特殊地质体(简称"三软"煤层)裂缝的扩展规律,以及压裂后储层的裂隙分布特征,结合河南焦作煤层气田的注水压裂试验,基于PKN模型的裂缝宽度假设与裂缝流动的摩阻压降规律,着重考虑软煤裂... 详细信息

为了探索水力压裂条件下由软煤、软顶和软底构成的特殊地质体(简称"三软"煤层)裂缝的扩展规律,以及压裂后储层的裂隙分布特征,结合河南焦作煤层气田的注水压裂试验,基于PKN模型的裂缝宽度假设与裂缝流动的摩阻压降规律,着重考虑软煤裂隙中压裂液的滤失因素,构建了水力压裂条件下"三软"矿区碎裂煤的裂缝扩展模型与渗透率计算模型,并运用地震实测法和渗透率反演计算法分别进行了验证。研究结果表明,实际施工条件下试验区二_1煤层压裂后的裂缝几何特征大致相同,长度分布区间为81.85~139.23m,平均为100.41m;最大裂缝宽度区间为24.83~32.78mm,平均为27.32mm,裂缝长度与地震实测结果基本一致。应用裂缝渗透模型,进一步计算得到压裂后煤储层的渗透率一般在(9.21~86.61)×10^(-3)μm^2之间,平均为31.63×10^(-3)μm^2。与后期排采结果所得到的储层渗透率反演值相对比,二者基本吻合。由此可见,压裂改造后的煤储层的渗透率得到显著提高,裂缝扩展与裂缝渗透模型皆可应用于指导"三软"矿区的压裂抽采实践与产能预测。

关键词： “三软”煤层水力压裂裂缝扩展模型裂缝渗透模型渗透率反演

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页岩气压裂数值模型分析

天然气工业 2011年第12期31卷 81-84,129-130页

作者：张士诚牟松茹崔勇中国石油大学(北京)石油工程教育部重点实验室中国石油海外勘探开发公司

水力压裂和水平井开采是页岩气开发的主要技术,在我国尚处在工业试验阶段,存在很多技术瓶颈。在总结分析了页岩气压裂的特点基础上,探讨了网状裂缝形成的主控因素及裂缝扩展模型、产能预测模型的类型以及优缺点。结果认为,特殊的赋存生... 详细信息

水力压裂和水平井开采是页岩气开发的主要技术,在我国尚处在工业试验阶段,存在很多技术瓶颈。在总结分析了页岩气压裂的特点基础上,探讨了网状裂缝形成的主控因素及裂缝扩展模型、产能预测模型的类型以及优缺点。结果认为,特殊的赋存生产机理、复杂的裂缝形态和多尺度的渗流模式是页岩气压裂的主要特点,其目的是形成网状裂缝,扩大储层改造体积;网状裂缝的形成主要受天然裂缝与人工裂缝的夹角、水平主应力差和岩石的脆性等因素的控制。页岩气压裂产能预测模型面临的主要问题是裂缝形态的模拟和气体流态的描述,主要有非常规裂缝模型、离散裂缝模型和双重介质模型等,这些模型和方法在一定程度上表征了页岩气压裂裂缝形态和渗流特点,但没有考虑不规则的裂缝形态等。

关键词：页岩气开发压裂(岩石) 裂缝扩展模型产能预测模型渗流特点

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土石坝心墙裂缝发展的扩展有限元模拟

山东农业大学学报（自然科学版） 2018年第2期49卷 192-198页

作者：赵晓龙卞汉兵郑威孙兆辉章赛泽邱秀梅河海大学岩土力学与堤坝工程教育部重点实验室江苏南京210098 河海大学岩土工程科学研究所江苏南京210098 山东农业大学水利土木工程学院山东泰安271018 LEM3 CNRS 7239洛林大学梅兹法国57045 徐州市水利建筑设计研究院江苏徐州221112

由于土石坝水力劈裂过程复杂,关于其发展机理目前仍有争议。无论是总应力法还是有效应力法都不能计算裂缝的扩展过程。为了进一步研究土石坝水力劈裂的发展机理,参照混凝土材料损伤模型的建模思路,根据土石坝水力劈裂中裂缝的形成过程,... 详细信息

由于土石坝水力劈裂过程复杂,关于其发展机理目前仍有争议。无论是总应力法还是有效应力法都不能计算裂缝的扩展过程。为了进一步研究土石坝水力劈裂的发展机理,参照混凝土材料损伤模型的建模思路,根据土石坝水力劈裂中裂缝的形成过程,并结合非饱和土的力学特点,提出了压实黏土的孔隙扩展模型和裂缝张开模型,用来描述土样裂缝产生前后的状态。借助扩展有限元方法,对裂缝的扩展过程进行了数值模拟。最后通过一个简单的算例,验证了该方法的可行性。该方法对于水力劈裂的数值研究有一定的参考价值。

关键词：扩展有限元裂缝扩展模型土石坝水力劈裂数值模拟

基于拟三维的水力压裂裂缝预测软件开发与应用

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煤炭技术 2016年第6期35卷 263-265页

作者：魏高洋张小东张鹏张硕河南理工大学能源科学与工程学院河南焦作454000 中原经济区煤层气(页岩气)协同创新中心河南焦作454000 河南省地质矿产勘查开发局第四地质矿产调查院河南商丘476000

基于拟三维水力压裂裂缝假设的条件下,以.net为平台利用C#语言编制了裂缝几何参数预测软件,初步实现煤层水力压裂过程中裂缝扩展相关参数的计算。进一步对沁水盆地南部PA-1煤层气井采用本软件计算裂缝参数,并结合实测值和二维数值模型... 详细信息

基于拟三维水力压裂裂缝假设的条件下,以.net为平台利用C#语言编制了裂缝几何参数预测软件,初步实现煤层水力压裂过程中裂缝扩展相关参数的计算。进一步对沁水盆地南部PA-1煤层气井采用本软件计算裂缝参数,并结合实测值和二维数值模型预测结果进行误差分析。

关键词：水力压裂裂缝扩展模型开发应用

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玛湖取心井裂缝特征及扩展规律研究

玛湖取心井裂缝特征及扩展规律研究

作者：殷世潭中国石油大学(北京)

学位级别：硕士

矿场取心试验已成为直观认识水力裂缝在空间延伸和分布的重要手段。为了认识砾岩储层中压裂缝网的空间展布及裂缝扩展规律,评价水平井体积压裂技术在砾岩油藏中的适应性,因此以玛001示范区取心井为对象开展了取心井裂缝特征及扩展规律... 详细信息

矿场取心试验已成为直观认识水力裂缝在空间延伸和分布的重要手段。为了认识砾岩储层中压裂缝网的空间展布及裂缝扩展规律,评价水平井体积压裂技术在砾岩油藏中的适应性,因此以玛001示范区取心井为对象开展了取心井裂缝特征及扩展规律研究。本文主要借鉴美国在北美二叠系盆地的取心井相关研究方法,建立了适用于玛湖致密砾岩储层的支撑剂识别方法,通过岩心开筒描述与裂缝观察,建立人工裂缝识别方法与分级评价标准并提出人工缝群形成的力学机理,并对砾岩储层水平井人工裂缝扩展进行了数值模拟。通过对随钻岩屑与泥浆中支撑剂的识别、分析,发现取心井中40/70目支撑剂含量明显高于20/40目支撑剂含量,20/40目支撑剂在水力裂缝中水平运移至10 m左右,40/70目支撑剂能在水力裂缝中水平运移至23 m左右。利用建立的人工裂缝识别方法,最终得到QX01井岩心裂缝共352条,其中水力裂缝214条,占比60.8%;钻井诱导裂缝90条,占比25.6%;岩心切割诱导缝48条,占比13.6%,明确了影响裂缝密度的主控因素为地质因素。最终对砾岩储层水平井人工裂缝扩展进行了数值模拟,通过多方面对该裂缝扩展模型进行验证,并利用该裂缝扩展模型研究了不同工程参数下的裂缝扩展规律、优选工程参数。

关键词：支撑剂识别裂缝特征裂缝分类判别力学机理裂缝扩展模型