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砂泥岩互层水力压裂裂缝穿层扩展影响因素数值模拟

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新疆石油地质 2023年第6期44卷 729-738页

作者：吕照潘丽燕郝丽华邹娜娜邹志坤中国石油新疆油田分公司工程技术研究院(监理公司) 新疆克拉玛依834000 中国石油大学(北京)石油工程学院北京102249

砂泥岩互层储集层压裂改造难度大,研究水力压裂裂缝穿层扩展影响因素有利于优化施工参数,提高储集层纵向动用程度。水力压裂裂缝穿层扩展主要受层间岩石力学和地层应力差异及工程参数的影响,利用ABAQUS软件嵌入水力压裂裂缝与层界面的... 详细信息

砂泥岩互层储集层压裂改造难度大,研究水力压裂裂缝穿层扩展影响因素有利于优化施工参数,提高储集层纵向动用程度。水力压裂裂缝穿层扩展主要受层间岩石力学和地层应力差异及工程参数的影响,利用ABAQUS软件嵌入水力压裂裂缝与层界面的内聚力单元,研究压裂液排量、压裂液黏度、泥岩与砂岩弹性模量之比、抗拉强度和地层应力差对裂缝垂向扩展的影响。结果表明:界面裂缝阻碍主裂缝穿层扩展,但有利于降低水力压裂裂缝延伸压力,促进缝网的形成;压裂液高排量和低黏度可促进裂缝穿层扩展,也会加快界面裂缝的开启;当泥岩与砂岩弹性模量之比小于0.6时,泥岩隔层的遮挡作用明显,水力压裂裂缝主要以“工”字型为主,穿层能力较弱;地层应力差大于泥岩与砂岩抗拉强度之差时,裂缝的垂向扩展能力较强,可作为水力压裂裂缝穿层的初步判断条件。

关键词：砂泥岩互层储集层水力压裂裂缝穿层扩展数值模拟层间性质差异内聚力单元

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低渗透油藏水力压裂裂缝与井网组合优化研究

石油天然气学报 2008年第4期30卷 124-128页

作者：张旭东崔锐锐江汉石油管理局井下作业公司湖北潜江433123 中国石油大学(北京)石油天然气工程学院北京102249

根据地质资料和室内物理模拟试验结果,选取某低渗研究区,建立地质模型,优选合理的参数,对3种井网形式(即菱形反九点井网、排状交错井网、矩形井网)的开发效果通过数值模拟软件进行模拟计算,评价不同井网形式及裂缝参数条件下的模拟结果... 详细信息

根据地质资料和室内物理模拟试验结果,选取某低渗研究区,建立地质模型,优选合理的参数,对3种井网形式(即菱形反九点井网、排状交错井网、矩形井网)的开发效果通过数值模拟软件进行模拟计算,评价不同井网形式及裂缝参数条件下的模拟结果,最后优选出排列交错井网为最佳井网形式。裂缝穿透率并不是越大越好,应和压裂成本综合考虑,模拟得出的最优穿透率为相对较大的0.75。

关键词：低渗透油气藏水力压裂裂缝井网形式数值模拟

基于高能CT扫描的煤岩水力压裂裂缝扩展研究

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河南理工大学学报（自然科学版） 2020年第1期39卷 18-25页

作者：孙逊张士诚马新仿邹雨时中国石油大学(北京)石油工程学院

水力压裂是提高煤层气产量的关键技术,但由于煤岩力学性质的特殊性,使其裂缝扩展规律十分复杂,掌握水力压裂裂缝的形成机制对煤层气开发有着重要的意义。在开采沁水盆地南部区域的大型天然煤岩时,将真三轴水力压裂装置和高能工业CT扫描... 详细信息

水力压裂是提高煤层气产量的关键技术,但由于煤岩力学性质的特殊性,使其裂缝扩展规律十分复杂,掌握水力压裂裂缝的形成机制对煤层气开发有着重要的意义。在开采沁水盆地南部区域的大型天然煤岩时,将真三轴水力压裂装置和高能工业CT扫描成像技术相结合,研究了天然裂缝、割理发育情况和地应力对水力压裂裂缝起裂和扩展特征的影响。结果表明:天然裂缝和割理在井筒周围的发育程度决定了水力压裂裂缝的起裂位置和破裂压力,裂缝在基质处起裂的破裂压力显著高于在天然裂缝和割理处起裂的破裂压力;在低水平应力差条件下水力压裂裂缝易沿着天然裂缝和割理随机扩展,随着水平应力差增大,地应力对水力压裂裂缝扩展的控制作用增强,合理的水平应力差范围为2~6 MPa,在此条件下易形成一条水力压裂裂缝为主、连通多条天然裂缝为辅的复杂裂缝系统。研究结果可为国内煤储层的水力压裂裂缝预测和压裂设计提供一定的理论参考和设计指导。

关键词：煤岩水力压裂裂缝割理地应力高能CT扫描技术

页岩层理面力学参数对水力压裂裂缝扩展影响规律及机制的数值试验研究

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水利水电技术(中英文) 2024年

作者：高梁杜朋召周文朋徐荣超董金玉王怡博阎震华北水利水电大学地球科学与工程学院中国水利水电建设工程咨询西北有限公司黄河勘测规划设计研究院有限公司郑州大学水利与交通学院中国水利水电第十一工程局有限公司

【目的】层理面力学参数对页岩水力压裂裂缝的起裂及扩展行为具有显著影响，而目前针对层理面倾角及强度等对裂缝影响规律和机制的研究并不充分。【方法】本研究利用ABAQUS有限元软件，采用全局零厚度Cohesive单元开展二维数值模拟，基... 详细信息

【目的】层理面力学参数对页岩水力压裂裂缝的起裂及扩展行为具有显著影响，而目前针对层理面倾角及强度等对裂缝影响规律和机制的研究并不充分。【方法】本研究利用ABAQUS有限元软件，采用全局零厚度Cohesive单元开展二维数值模拟，基于Python编程提取水力裂缝的力学参数，分析层理面倾角、层理面强度和地应力差对压裂裂缝扩展的影响。【结果】研究表明：（1）层理面倾角对于水力压裂裂缝的扩展方式影响较大，在0°至90°范围内，当层理面倾角为45°时裂缝长度最长，裂缝数量最多。（2）层理面强度越弱，水力压裂裂缝的扩展路径受层理面影响越显著，更容易沿着层理面产生低缝宽的剪切裂缝。（3）当地应力差从2MPa增加至8MPa时，水力压裂裂缝的偏转效应越显著，即裂缝更容易向着大主应力方向扩展。（4）与层理面强度和地应力差相比，层理面倾角对水力压裂裂缝的影响更为显著。（5）根据水力压裂裂缝与层理面之间的相互作用方式，将裂缝形态分为贯穿、转向、分叉和捕获四种形式，随着层理面倾角的增加，水力压裂裂缝由贯穿向分叉或转向转变。【结论】层理面倾角、层理面强度和地应力差三种影响因素当中，层理面倾角对压裂裂缝的影响最为显著。

关键词：水力压裂裂缝层理面页岩数值模拟影响因素

基于软化粘聚力阻力的水力压裂裂缝起裂判据建立

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基于软化粘聚力阻力的水力压裂裂缝起裂判据建立

作者：李泰东北石油大学

学位级别：硕士

随着动荡的国际形势我国进口原油成本越来越高,为了保障我国的能源安全,需要开发地下蕴藏储量巨大的页岩油等非常规石油资源。近年来我国对页岩油的开发势头正猛,但由于对页岩油等非常规油气资源开采起步较晚,对于水力压裂裂缝起裂的机... 详细信息

随着动荡的国际形势我国进口原油成本越来越高,为了保障我国的能源安全,需要开发地下蕴藏储量巨大的页岩油等非常规石油资源。近年来我国对页岩油的开发势头正猛,但由于对页岩油等非常规油气资源开采起步较晚,对于水力压裂裂缝起裂的机理认识不足,裂缝起裂受多种因素影响,常见的起裂准则仅考虑最大拉应力的情况,而不能兼顾裂缝尖端处粘聚力及软化等影响因素。本课题在兼顾裂缝尖端处粘聚力、粘聚力阻力、断裂韧度与岩土软化关系,建立水力压裂裂缝起裂判据,探究水力压裂页岩裂缝起裂的力学机理。使用有限元软件模拟页岩裂缝起裂,通过裂缝带法及隐式梯度法建立损伤模型,以莫尔-库伦准则与德鲁克-普拉格准则为基础,引入粘聚力、内摩擦角等参数,进行裂缝扩展有限元仿真,获得应力、损伤、形变云图以及位移载荷曲线。通过分析仿真结果,获得裂缝尖端区域内塑性形变与软化规律,发现粘聚力与页岩裂缝尖端区域软化对页岩起裂的影响较大。采用相似性定理制作相似页岩试件,通过合理的P.F325粉煤灰硅酸盐水泥、80-120目石英砂、水的比例,来制作取材简单、尺寸合理的裂缝扩展实验试件。通过QBG-300多功能试验机对试件施加载荷,同时使用原位显微摄像系统记录试件的起裂演化过程,获取位移载荷曲线,利用DIC(Digital Image Correlation)技术获得裂缝张开位移和伸长位移,通过分析位移载荷曲线得到裂缝尖端处塑性区形变规律,验证裂缝起裂有限元仿真结果的有效性。进一步验证软化及粘聚力对页岩裂缝起裂的影响,并通过实验获得粘聚力阻力与应力强度因子之间的关系。从断裂力学的角度出发,研究页岩受到载荷的情况下,岩体内部粘聚力对破坏的阻碍作用,及其对页岩受到载荷后起裂的影响,引入具有相同作用的断裂韧度,在实验基础上研究粘聚力和断裂韧度的关系,获得粘聚力阻力作用下的断裂韧度与页岩裂缝起裂的变化规律,进一步考虑裂缝尖端处塑性变形对粘聚力阻力的影响,基于非线性软化本构关系,得到塑性变形条件下考虑粘聚力阻力的断裂韧度,建立页岩的水力压裂起裂判据模型,并通过实验验证了起裂判据的有效性。

关键词：断裂韧度起裂判据粘聚力阻力软化本构关系水力压裂裂缝

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低频电磁感应矿井水力压裂裂缝检测方法

低频电磁感应矿井水力压裂裂缝检测方法

作者：李宇腾赵佳佳中煤科工集团西安研究院有限公司

矿井水力压裂技术在坚硬顶板灾害超前治理、提高瓦斯采收率领域得到广泛的应用,但对于长钻孔水力压裂效果的检测评价一直缺乏较为理想的物探方法。受行业趋势的影响,对压裂所形成的裂缝的几何形态(裂缝长度、宽度和高度)的研究受到越来... 详细信息

矿井水力压裂技术在坚硬顶板灾害超前治理、提高瓦斯采收率领域得到广泛的应用,但对于长钻孔水力压裂效果的检测评价一直缺乏较为理想的物探方法。受行业趋势的影响,对压裂所形成的裂缝的几何形态(裂缝长度、宽度和高度)的研究受到越来越多学者的重视。目前压裂效果评价的方法主要有远场裂缝监测、近井孔裂缝检测和基于实验室模型的数值计算等方法。其中远场监测和近井孔检测属于直接直接测量,主要包括微地震监测、伽马测井和井温测量等,以微震监测为主要检测手段。

关键词：水力压裂裂缝检测方法

来源： cnki会议评论

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水力压裂井中监测方法不对称压裂裂缝分析

石油物探 2019年第4期58卷 563-571页

作者：田建涛赵超峰张伟冯博李金伟徐海峰姚洪亮赵建宇中国石油集团东方地球物理勘探有限责任公司辽河物探分公司

针对水力压裂井中监测方法易监测到不对称压裂裂缝及影响压裂评价的问题,提出不对称压裂裂缝解释方法.该方法利用微地震属性与储层的相关性,以表征储层特征的三维地震数据作为中间桥梁,综合区域地质认识,研究了储层对微地震事件空间分... 详细信息

针对水力压裂井中监测方法易监测到不对称压裂裂缝及影响压裂评价的问题,提出不对称压裂裂缝解释方法.该方法利用微地震属性与储层的相关性,以表征储层特征的三维地震数据作为中间桥梁,综合区域地质认识,研究了储层对微地震事件空间分布的影响,分析不对称压裂裂缝形成原因,总结微地震事件分布规律,准确评价压裂改造效果,提高储层地质认识,验证地震、地质研究成果,指导油气开发;并从微地震事件震级、b值、压裂施工曲线、监测距离等角度验证分析结果,提高解释的可信度.辽河探区两个应用实例表明,对最大、最小水平主应力差较小的均匀储层,各段压裂裂缝走向大体一致,微地震事件发散,压裂波及宽度大,震级变化范围小;与主应力方向平行或近于平行的天然裂隙或断层可起到压裂诱导作用,促使压裂裂缝优先沿天然裂缝或断层发育,微地震事件集中分布,震级变化范围大.研究结果表明:为提高监测效果,应选择距离合适的监测井,或采用多井监测,避免因监测条件造成不对称压裂裂缝假象;如果监测距离在有效范围内,及时从储层角度查找不对称压裂裂缝形成原因,以指导压裂施工.

关键词：微地震监测水力压裂裂缝微地震属性不对称相关性相干体切片天然裂缝

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低渗透煤层合增透技术应用

辽宁工程技术大学学报（自然科学版） 2020年第3期39卷 208-213页

作者：贾进章吴禹默李斌雷云辽宁工程技术大学安全科学与工程研究院辽宁阜新123000 辽宁工程技术大学安全科学与工程学院辽宁阜新123000 矿山热动力灾害与防治教育部重点实验室辽宁葫芦岛125105 煤科集团沈阳研究院有限公司辽宁沈阳110016 煤矿安全技术国家重点实验室辽宁抚顺113122

为增加低渗透高瓦斯煤层的透气性,提高瓦斯利用率和抽采效率,提出低渗透煤层复合增透的方法。利用RFPA2D-Flow和FLAC3D软件分别对水力压裂裂缝的起裂、延伸与扩展规律和CO2增透钻孔内提前制造不同长度的预裂缝对爆破致裂增透效果的影响... 详细信息

为增加低渗透高瓦斯煤层的透气性,提高瓦斯利用率和抽采效率,提出低渗透煤层复合增透的方法。利用RFPA2D-Flow和FLAC3D软件分别对水力压裂裂缝的起裂、延伸与扩展规律和CO2增透钻孔内提前制造不同长度的预裂缝对爆破致裂增透效果的影响情况进行模拟。进行井下复合增透效果工业试验,运用瓦斯压力降低法分析预裂后煤层瓦斯抽采半径。结果表明:模拟注水压裂27 PMa时,割缝半径约2 m,随着煤壁预裂缝长度增加,CO2爆破致裂影响半径呈线性递增的趋势。现场复合增透后煤层抽采率显著提高,有效半径由原来单一水力压裂的2 m增加到7 m左右。

关键词：水力压裂裂缝预裂缝 CO2爆破复合爆破有效半径

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低渗透稠油微波原位加热开采数值模拟研究

特种油气藏 2020年第6期27卷 120-126页

作者：李小刚朱静怡杨兆中谢诗意贾敏西南石油大学油气藏地质及开发工程国家重点实验室四川成都610500 西南石油大学化学化工学院四川成都610500

针对低渗透稠油油藏开采过程中储层注入能力低、热损失高、水资源消耗大等问题,采用数值模拟对微波加热稠油开采技术进行研究,通过建立电磁-传热-流动多物理场模型,明确了微波加热稠油的降黏作用和传热机理。研究结果表明:稠油油藏微波... 详细信息

针对低渗透稠油油藏开采过程中储层注入能力低、热损失高、水资源消耗大等问题,采用数值模拟对微波加热稠油开采技术进行研究,通过建立电磁-传热-流动多物理场模型,明确了微波加热稠油的降黏作用和传热机理。研究结果表明:稠油油藏微波加热后可分为电磁穿透区、多孔介质传导区和未加热区3个区域;最佳辐射频率为2450 MHz,增加功率可快速提高地层温度;为了避免井筒附近出现过热现象,应采用降功率的阶梯式加热模式;水力压裂裂缝可有效改善低渗透油藏的渗流通道,可与微波加热协同开采稠油油藏。该研究可为低渗透及高黏度稠油的开发提供借鉴。

关键词：低渗稠油油藏微波加热数值模拟多物理场水力压裂裂缝开采机理影响因素