水力压裂裂缝扩展影响因素研究
发布时间：2020-12-25 05:21
水力压裂技术在低渗透油气田开采中已经成为增产的主要措施之一,并得到了广泛应用。对于一些非常规的油藏,如低渗透油藏、薄储层油藏,采用水平井进行开采时的油层产油量较高、地层的穿透程度大、泄油面积大、油气的储量开采率高,并且能够有效地绕开复杂的障碍物,所以,水平井压裂技术逐渐成为开发低渗透等非常规油气藏的主要手段。本文利用ABAQUS有限元计算软件,结合岩石力学、渗流力学、断裂力学等理论,采用最大拉应力准则,使用孔隙压力cohesive单元对裂缝进行模拟,建立了水力压裂裂缝扩展的计算模型,对裂缝扩展的影响因素进行分析。建立了二维水力压裂计算模型,初步分析射孔与最大水平主应力方向的夹角、压裂液排量、最小水平主应力等对裂缝扩展的影响,并分析了不同水平应力差、天然裂缝与最大水平主应力夹角和天然裂缝处岩石的抗拉强度对水力裂缝与天然裂缝相交的影响规律。建立了三维水力裂缝扩展的有限元模型,通过预置孔隙压力cohesive单元层模拟三维裂缝,系统分析了压裂液黏度、压裂液排量、油层中最小水平主应力大小、最小水平主应力方向和射孔簇间距对裂缝扩展的长度、高度、宽度以及注入点处的孔隙压力与宽度的影响,得出了其对裂...
【文章来源】：西安理工大学陕西省
【文章页数】：70 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
压裂后井筒附近流体的流动形式
如图 2-1 所示。（a）张开型 （b）滑开型 （c）撕开型图2-1 水力裂缝的三种断裂形式Fig. 2-1 Three types of fractures of hydraulic fractures从图 2-1 中可以看出，Ⅰ型裂缝是在垂直于裂缝面的拉应力作用下裂缝的上下表面沿着 y 轴张开形成的；Ⅱ型裂缝是在平行于裂缝面的剪应力作用下裂缝的上下表面沿着 x轴滑开形成的；Ⅲ型裂缝是由于裂缝的前端在平行于裂缝面的剪应力作用下裂缝的上下表面沿着 z 轴撕开形成的。在水力压裂的过程中，裂缝的起裂实质上是一个拉伸破坏的过程。2.2 孔隙压力 cohesive 单元2.2.1 cohesive 单元简介一般采用 cohesive 单元来描述水力裂缝的起裂与延伸、裂缝内流体的流动和裂缝图2-2 三维孔隙压力cohesive单元示意图Fig. 2-2 The diagram of three-dimensional pore pressure cohesive element表面的法向流动。cohesive 单元可以反映出两个方面：运用损伤力学的理论对压裂裂缝的起裂与延伸进行描述；对压裂裂缝内部流体的切向流动与裂缝表面的法向流动进行描述。
2.2.1 cohesive 单元简介一般采用 cohesive 单元来描述水力裂缝的起裂与延伸、裂缝内流体的流动和裂缝图2-2 三维孔隙压力cohesive单元示意图Fig. 2-2 The diagram of three-dimensional pore pressure cohesive element表面的法向流动。cohesive 单元可以反映出两个方面：运用损伤力学的理论对压裂裂缝的起裂与延伸进行描述；对压裂裂缝内部流体的切向流动与裂缝表面的法向流动进行描述。
【参考文献】：
期刊论文
[1]水平井多段分簇压裂裂缝扩展形态数值模拟[J]. 曲占庆,田雨,李建雄,郭天魁,李小龙,刘晓强. 中国石油大学学报(自然科学版). 2017(01)
[2]定面射孔新工艺对水力裂缝扩展影响研究[J]. 王素玲,隋旭,朱永超. 岩土力学. 2016(12)
[3]定面射孔对压裂初始裂缝形态的影响研究[J]. 赵振峰,唐梅荣,逄铭玉,薛世峰,孙峰. 科学技术与工程. 2016(22)
[4]水平井定向分簇射孔技术及其应用[J]. 陈华彬,唐凯,陈锋,陈建波,李奔驰,任国辉. 天然气工业. 2016(07)
[5]大尺寸真三轴页岩水平井水力压裂物理模拟试验与裂缝延伸规律分析[J]. 侯振坤,杨春和,王磊,刘鹏君,郭印同,魏元龙,李芷. 岩土力学. 2016(02)
[6]水平井多裂缝同步扩展数值模拟[J]. 曾青冬,姚军. 石油学报. 2015(12)
[7]水平井定面射孔条件下水力裂缝起裂机理[J]. 刘合,兰中孝,王素玲,许建国,赵晨旭. 石油勘探与开发. 2015(06)
[8]页岩储层射孔水平井水力裂缝起裂数值模拟研究[J]. 郭天魁,张士诚,潘林华. 岩石力学与工程学报. 2015(S1)
[9]页岩气藏压裂缝网模拟及沟通效果评价[J]. 郭小哲,赵刚. 特种油气藏. 2015(01)
[10]现代油气井射孔技术发展现状与展望[J]. 刘合,王峰,王毓才,高扬,成建龙. 石油勘探与开发. 2014(06)
博士论文
[1]油井岩层复合射孔爆燃气体压裂机理研究[D]. 陈莉静.西安理工大学 2006
硕士论文
[1]水平井定面射孔水力裂缝起裂与扩展规律研究[D]. 张影.东北石油大学 2016
[2]水平井水力裂缝起裂与延伸规律研究[D]. 张一鸣.东北石油大学 2014
[3]油页岩原位开采水热力耦合模型与水力压裂规律研究[D]. 李凯.辽宁工程技术大学 2011
[4]水平井压裂起裂机理及裂缝延伸模型研究[D]. 那志强.中国石油大学 2009
本文编号：2937037
【文章来源】：西安理工大学陕西省
【文章页数】：70 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
压裂后井筒附近流体的流动形式
如图 2-1 所示。（a）张开型 （b）滑开型 （c）撕开型图2-1 水力裂缝的三种断裂形式Fig. 2-1 Three types of fractures of hydraulic fractures从图 2-1 中可以看出，Ⅰ型裂缝是在垂直于裂缝面的拉应力作用下裂缝的上下表面沿着 y 轴张开形成的；Ⅱ型裂缝是在平行于裂缝面的剪应力作用下裂缝的上下表面沿着 x轴滑开形成的；Ⅲ型裂缝是由于裂缝的前端在平行于裂缝面的剪应力作用下裂缝的上下表面沿着 z 轴撕开形成的。在水力压裂的过程中，裂缝的起裂实质上是一个拉伸破坏的过程。2.2 孔隙压力 cohesive 单元2.2.1 cohesive 单元简介一般采用 cohesive 单元来描述水力裂缝的起裂与延伸、裂缝内流体的流动和裂缝图2-2 三维孔隙压力cohesive单元示意图Fig. 2-2 The diagram of three-dimensional pore pressure cohesive element表面的法向流动。cohesive 单元可以反映出两个方面：运用损伤力学的理论对压裂裂缝的起裂与延伸进行描述；对压裂裂缝内部流体的切向流动与裂缝表面的法向流动进行描述。
2.2.1 cohesive 单元简介一般采用 cohesive 单元来描述水力裂缝的起裂与延伸、裂缝内流体的流动和裂缝图2-2 三维孔隙压力cohesive单元示意图Fig. 2-2 The diagram of three-dimensional pore pressure cohesive element表面的法向流动。cohesive 单元可以反映出两个方面：运用损伤力学的理论对压裂裂缝的起裂与延伸进行描述；对压裂裂缝内部流体的切向流动与裂缝表面的法向流动进行描述。
【参考文献】：
期刊论文
[1]水平井多段分簇压裂裂缝扩展形态数值模拟[J]. 曲占庆,田雨,李建雄,郭天魁,李小龙,刘晓强. 中国石油大学学报(自然科学版). 2017(01)
[2]定面射孔新工艺对水力裂缝扩展影响研究[J]. 王素玲,隋旭,朱永超. 岩土力学. 2016(12)
[3]定面射孔对压裂初始裂缝形态的影响研究[J]. 赵振峰,唐梅荣,逄铭玉,薛世峰,孙峰. 科学技术与工程. 2016(22)
[4]水平井定向分簇射孔技术及其应用[J]. 陈华彬,唐凯,陈锋,陈建波,李奔驰,任国辉. 天然气工业. 2016(07)
[5]大尺寸真三轴页岩水平井水力压裂物理模拟试验与裂缝延伸规律分析[J]. 侯振坤,杨春和,王磊,刘鹏君,郭印同,魏元龙,李芷. 岩土力学. 2016(02)
[6]水平井多裂缝同步扩展数值模拟[J]. 曾青冬,姚军. 石油学报. 2015(12)
[7]水平井定面射孔条件下水力裂缝起裂机理[J]. 刘合,兰中孝,王素玲,许建国,赵晨旭. 石油勘探与开发. 2015(06)
[8]页岩储层射孔水平井水力裂缝起裂数值模拟研究[J]. 郭天魁,张士诚,潘林华. 岩石力学与工程学报. 2015(S1)
[9]页岩气藏压裂缝网模拟及沟通效果评价[J]. 郭小哲,赵刚. 特种油气藏. 2015(01)
[10]现代油气井射孔技术发展现状与展望[J]. 刘合,王峰,王毓才,高扬,成建龙. 石油勘探与开发. 2014(06)
博士论文
[1]油井岩层复合射孔爆燃气体压裂机理研究[D]. 陈莉静.西安理工大学 2006
硕士论文
[1]水平井定面射孔水力裂缝起裂与扩展规律研究[D]. 张影.东北石油大学 2016
[2]水平井水力裂缝起裂与延伸规律研究[D]. 张一鸣.东北石油大学 2014
[3]油页岩原位开采水热力耦合模型与水力压裂规律研究[D]. 李凯.辽宁工程技术大学 2011
[4]水平井压裂起裂机理及裂缝延伸模型研究[D]. 那志强.中国石油大学 2009
本文编号：2937037
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