页岩压裂逾渗特征变化规律研究

发布时间：2018-05-24 16:29

  本文选题：页岩压裂 + 逾渗特征　； 参考：《东北石油大学》2017年硕士论文

【摘要】：由于受到泥质(粘土)与碳酸盐含量等的影响,页岩储层呈现不同的脆塑性特征,储层内天然裂缝网络分布复杂,因此,准确的确定页岩储层微观孔裂隙演化与连通规律是进行页岩压裂与页岩气开发的关键问题。本文基于座逾渗网格模型建立了页岩储层微观孔裂隙双重介质逾渗模型,建立了页岩岩体逾渗概率的统计方法。用逾渗概率的变化定义新的损伤变量,从能量角度出发,建立了基于逾渗理论页岩岩体突变破裂模型,以及突变破裂能量释放方程。通过对不同脆塑性特征页岩岩样压裂前后CT扫描实验,并用有限元软件RFPA~(2D)模拟压裂不同阶段页岩岩样裂缝扩展和逾渗概率的变化情况,来分析脆性不同对压裂岩体逾渗特征变化的影响,得到页岩岩体压裂前后逾渗特征的变化规律,对研究页岩岩体压裂裂缝网络演化本质特征的描述有重要意义。主要的研究内容有:(1)采用座逾渗模型,建立三维孔裂隙双重介质逾渗模型。介绍了CT扫描实验原理,进行页岩岩体CT扫描实验。对CT扫描图片进行网格划分以及坐标标注,建立页岩岩体孔隙、裂隙与岩石基质的三维向量矩阵表示形式,通过计算机程序对岩体进行路径寻址,找到相互连通的逾渗连通团,统计连通团的大小和数量,确定了岩体的逾渗概率。选取辽河雷-93区块页岩岩心样品,对试验岩心进行CT扫描实验,并对扫描切片图像进行处理,重构三维数字岩心,并统计得到天然岩心的逾渗概率为5.12%。(2)将岩体中的孔隙和裂隙看作是一种损伤,用逾渗概率的变化定义新的损伤变量,建立压裂岩体损伤破裂折迭突变模型,若能量变化曲线经过原点逐渐过渡,说明岩体破裂为连续性破裂,没有发生逾渗转变,没有发生能量的聚集和释放;若能量变化曲线从下方某一点突然跳跃到上方,说明压裂过程发生了突变破裂,发生了逾渗转变(逾渗阈值),产生能量的聚集和释放,促使裂缝的扩展和演化,建立岩体突变破裂能量释放方程。(3)对不同脆塑性特征页岩岩样进行室内水力压裂试验,对压裂前后岩样进行CT扫描,计算压裂前后逾渗概率。对重构的三维数字岩心进行压裂过程的有限元模拟,观测水力压裂过程X向位移的变化,得到若X向位移的平方的变化大于网格的面积,说明网格之间发生连通,连通团面积发生变化,即逾渗概率发生变化。(4)对比试验结果,有限元模拟统计出的逾渗概率变化规律和水力压裂试验结果相吻合。逾渗特征变化与压裂泵压曲线变化趋势一致,逾渗概率转变(逾渗阈值)与压裂泵压曲线突变节点相对应,表明水力压裂过程中,页岩压裂岩体发生突变破裂与裂缝演化可通过压裂过程逾渗概率的变化表示,且岩体脆性越强,逾渗特征变化规律越明显,即岩体发生突变破裂促使裂缝损伤演化的特征越明显。表明随着岩体脆性的增强,宏观裂缝的形成过程不再是单一裂缝的延伸扩展,而是微观裂缝不断的分岔、汇合与贯通的演化过程。
[Abstract]:In this paper , the influence of different brittle and plastic characteristics of shale rock mass and the distribution of natural fracture network in the reservoir are discussed . ( 3 ) In laboratory hydraulic fracturing tests on different brittle plastic characteristic shale samples , the rock samples before and after fracturing are subjected to CT scanning to calculate the percolation probability before and after fracturing . The change of the X - directional displacement of the fractured rock mass is observed by the finite element simulation of the fracture process of the reconstructed three - dimensional digital core .
【学位授予单位】：东北石油大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TE377

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本文编号：1929778