裂缝剪切滑移导流能力模型研究

发布时间：2017-04-11 02:24

  本文关键词：裂缝剪切滑移导流能力模型研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：低渗透油气藏开发现场施工常常使用清水压裂技术进行大规模体积压裂改造。对于大规模的裂缝网络,支撑剂无法进入所有裂缝并进行均匀分布,缝网越复杂,裂缝中的支撑剂越少。因此清水压裂压开的裂缝并没有完全获得支撑剂的有效支撑,更多地依靠裂缝表面的凸起形成自支撑,但同时也能够获得高导流能力。剪切滑移是形成自支撑裂缝的重要原因。通过文献调研发现,前人对剪切滑移现象的研究主要集中在裂缝剪切滑移发生的条件、裂缝剪切滑移量、以及定性描述导流能力的变化方面,而对定量地描述导流能力变化没有具体分析和研究。总结了裂缝的成因、评价参数以及裂缝导流能力。介绍了所使用的岩石裂缝表面形态测量系统与表征方法。利用分形维数对不同地区不同类型岩心拉张缝与剪切缝表面形态进行了表征。在总结前人研究的基础上进行了模型推导与实验研究,得到了以下认识与成果:(1)对比了不同地区碳酸盐岩储层岩心拉张裂缝表面分形维数,发现所有岩心表面分形维数区间为2.6350~2.7531,平均值为2.6873。对于不同储层的碳酸盐岩来说,其拉张裂缝表面分形维数变化幅度较小,也就是表面粗糙起伏程度整体上比较接近。说明针对同一储层的岩心,其裂缝表面分形维数均存在一个更小的变化区间,造成这一现象的原因,应该是不同储层的岩心泥质含量与脆性指数的不同。说明其裂缝表面分形维数与岩石自身性质相关度较强。(2)求取并分析了剪切裂缝岩心两表面的分形维数。岩心裂缝表面分形维数数区间为2.5102~2.6843,平均值为2.5911。剪切裂缝两表面分形维数差别较大,说明即使不发生滑移,其自身也很再完全闭合。对比拉张裂缝与剪切裂缝分形维数可以看出,拉张裂缝的表面粗糙程度要比剪切裂缝更高,总体的变化更小,同一裂缝两面之间的粗糙程度变化更小;(3)在前人研究的基础上,对剪切膨胀模型进行了分析总结。发现JRC越大、剪切滑移距离越长,所造成的剪切膨胀空间越大;推导了基于表面粗糙度系数的裂缝剪切膨胀模型,并进一步推出了基于分形维数的裂缝剪切滑移开度变化模型;(4)对基于立方定理的导流能力模型进行了两步修正。第一步修正主要考虑岩石裂缝吻合部分在法向闭合应力作用下的变形所导致的裂缝开度变化,第二步修正主要考虑岩石裂缝吻合部分对流体的阻碍所导致的裂缝导流能力变化。(5)将基于分形维数的裂缝剪切滑移开度变化模型与经过修正的粗糙表面的裂缝导流能力模型结合起来,推导出了基于分形维数与吻合度的剪切滑移导流能力预测模型。该模型在已知部分裂缝参数与力学参数的前提下,可以根据不同的剪切滑移距离,预测相应的导流能力。
【关键词】：裂缝表面形态 导流能力 剪切滑移 分形维数 吻合度
【学位授予单位】：成都理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TE357
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 第1章 引言10-17
• 1.1 选题的依据及研究意义10-11
• 1.1.1 研究背景10-11
• 1.1.2 选题依据11
• 1.1.3 研究目的和意义11
• 1.2 国内外研究现状11-14
• 1.2.1 裂缝表面形态描述与表征11-12
• 1.2.2 应力裂缝闭合机理研究12-13
• 1.2.3 裂缝剪切滑移研究13-14
• 1.2.4 存在的问题14
• 1.3 研究内容及技术路线14-15
• 1.3.1 主要研究内容14-15
• 1.3.2 研究的技术路线15
• 1.4 完成的工作量与主要成果认识15-17
• 第2章 裂缝表面形态测量以及表征方法17-34
• 2.1 裂缝与裂缝导流能力17-22
• 2.1.1 天然裂缝的成因17-18
• 2.1.2 裂缝的评价参数18-21
• 2.1.3 裂缝的导流能力21-22
• 2.2 裂缝表面形态测量方法22-28
• 2.2.1 CT三维扫描法22-24
• 2.2.2 激光三维扫描法24-25
• 2.2.3 光学三维扫描法25-28
• 2.3 裂缝表面形态表征方法28-33
• 2.3.1 统计学法28-30
• 2.3.2 粗糙度法30-32
• 2.3.3 分形几何法32-33
• 2.4 本章小结33-34
• 第3章 利用分形维数表征裂缝表面形态34-41
• 3.1 岩心裂缝诱导34-35
• 3.2 分形维数的求取方法35-36
• 3.3 裂缝表面分形维数对比分析36-40
• 3.4 本章小结40-41
• 第4章 裂缝剪切滑移导流能力预测模型41-53
• 4.1 裂缝剪切滑移开度的变化模型41-44
• 4.1.1 裂缝剪切膨胀模型总结41-42
• 4.1.2 剪切膨胀角与粗糙度系数的关系42-43
• 4.1.3 开度变化与分形维数的关系43-44
• 4.2 表面粗糙的裂缝导流能力模型44-50
• 4.2.1 吻合度的定义44-46
• 4.2.2 吻合度的研究历程46-47
• 4.2.3 吻合度与变形量的关系47-48
• 4.2.4 修正的导流能力模型48-50
• 4.3 裂缝剪切滑移导流能力预测模型50-51
• 4.4 本章小结51-53
• 结论与建议53-55
• 1、结论53-54
• 2、建议54-55
• 致谢55-56
• 参考文献56-61
• 攻读学位期间取得学术成果61

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