页岩水力压裂裂缝形态与延伸扩展规律的宏细观研究

发布时间：2020-04-24 14:09

【摘要】：中国特色社会主义进入了“新时代”,人们对更加美好的生态环境提出了更高的要求。页岩气作为清洁能源,其消费量和需求不断增加。为了能更好地开采页岩气,为页岩气藏水力压裂设计和储层改造提供一定技术支持。本文以长宁地区龙马溪组页岩为研究对象,运用自主研发的真三轴试验仪器,开展真三轴条件下页岩水平井水力压裂实验,在压裂实验前后利用高能CT对试样进行扫描,并对所得到CT图像进行三维重构和内部裂缝可视化表征。讨论了地应力、地应力差异系数和压裂液排量对水力裂缝形态和延伸扩展规律的影响。同时开展数值模拟实验对水力压裂物理实验结果进行了验证。研究表明:(1)页岩压裂体积改造的关键在于压裂产生裂缝的复杂程度和延伸的距离。地应力差和水平应力差异系数是页岩水力压裂网络复杂程度的主控因数。(2)压裂液排量的大小在一定范围内影响水力裂缝的复杂程度。过低的排量可能导致压裂效果较差,但太高的排量会导致水力裂缝沿着裂缝的优势面扩展形成单一的裂缝,在一定程度上反而降低了水力裂缝的复杂程度。(3)基于页岩基质、高密度矿物质、水力裂缝所对应的CT值不同的原理重构的三维模型能够比较真实的表征页岩内部结构和裂缝分布形态,裂缝分布形态与实际也比较吻合。(4)页岩水力压裂后主要分为单一横向裂缝、弧形主裂缝和复杂的裂缝3类。水压曲线的“波动现象”与储层裂缝的生成和扩展有关,是页岩体积压裂形成复杂裂缝的一个明显特征。(5)根据数值模拟的结果,页岩水力裂缝起裂延伸扩展的全过程分为裂前阶段、微裂隙阶段和破裂阶段3个阶段。页岩水力压裂过程实际也是在水压力的作用下微裂隙萌生、延伸扩展直到最后产生宏观水力裂缝的过程。(6)由于页岩试样个体差异性等因素的影响,数值模拟计算的水力裂缝的形态和分布并不会与物理实验完全相同。但是通过数值模拟所得到的规律与物理实验所得到的规律大体一致。在实际研究和分析中最好能将二者结合起来。
【图文】：

渗流试验,压裂,多相,多孔介质

图 2.3 多场多相耦合下多孔介质压裂渗流试验fracturing and seepage test system under multi field a表 2.1 页岩试样基本物理参数Table2.1 Basic physical parameters of shale sample直径/mm 长度/mm 质量/g 48.95 100.02 452.3 49.74 99.98 451.6 49.50 99.96 454.0 49.76 100.02 453.2 49.09 99.90 451.4 49.74 99.86 452.8 缩试验是页岩试样在无围压条件下受轴向压压强度 σc，，弹性模量 E 和泊松比 μ。页岩的
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TE377

【参考文献】