页岩气储层水力压裂裂纹扩展规律研究

发布时间：2024-06-06 01:05

　　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时所需注水压力,建立了水力压裂裂纹遇层理后的扩展判据,并引入层理和页岩基质临界强度比指标,得到页岩水力压裂裂纹在不同地应力、层理方位和页岩层理及页岩基质强度条件...

【文章页数】：170 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

１．１研究目的和意义??随着全球经济的迅猛发展，尤其是发展中国家工业化程度的不断提升，能源的消费量??急剧增长。根据中国国家统计局数据［１］显示近五年我国ＧＤＰ和ＥＴＣ变化曲线（图１．１），??从中可知我国的国民经济发展程度与能源消费量密切相关。而中国长期处于煤多、油贫、??气少....

?年份??图１．３近５年美国各类天然气产量?图１．４美国能源供给变化曲线??Ｆｉｇ．?１．３?Ａｌｌ?ｋｉｎｄｓ?ｏｆ?ｎａｔｕｒａｌ?ｇａｓ?ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ?Ｆｉｇ．?１．４?Ｖａｒｉａｔｉｏｎ?ｃｕｒｖｅ?ｏｆ?ｔｈｅ?Ｕ．Ｓ．??ｏｆ?ｔｈｅ?Ｕ．Ｓ．?ｉｎ?ｒｅｃｅ....

?美国近五年各类天然气产量所示，页岩气开采的迅速发展使美国天然气总产量迅速攀升，??能源行业发生了很大的转变（见图１．４），美国有望由能源进口国转变为能源出口国。除美??国之外，加拿大、澳大利亚及中国等也较早开始了页岩气的勘探开发，表１．１是ＥＡＩ于２０１３??年发布的世界技术可....

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本文编号：3990073