地应力及天然裂缝对致密砂岩水压致裂的影响研究

发布时间：2017-04-14 21:14

  本文关键词：地应力及天然裂缝对致密砂岩水压致裂的影响研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着常规油气能源的长期开采,储量日趋枯竭,导致开采非常规油气的呼声越来越高,但非常规油气储层具有渗透率低、分布范围广等共同特征,这也是制约非常规油气开采的最大瓶颈,故设法改善储层渗透性进而提高单井采收率成为实现非常规油气商业化开采的首要解决问题。实践证明应用水压致裂对储层进行改造可有效改善储层的渗透性,但水力压裂效果受多种因素影响,主要包括储层岩性、储层应力状态、储层内部天然裂缝及压裂液性能等。本文以致密砂岩为研究对象,应用数值模拟主要研究应力状态及天然裂缝对水压致裂效果的影响,具体开展了如下工作:基于单轴压缩试验、超声波试验及巴西圆盘等室内试验测试出致密砂岩单轴抗压强度、弹性模量、泊松比及间接抗拉强度等宏观力学参数,为了保证参数的可靠性上述室内试验均进行多组取其平均值作为最终结果。应用颗粒流单轴压缩程序调试出颗粒单元细观参数与模型宏观参数之间的对应关系,借助此关系曲线可根据室内试验结果快速调试出相应基本颗粒单元的细观力学参数,此细观参数为建立致密砂岩水压致裂模型奠定基础。应用调试出的细观参数建立水压致裂数值模型,研究在不同应力状态下应力差对水压致裂起裂压力及裂纹数量等压裂数据的影响,模拟结果表明应力差的存在使裂缝开始扩展的起裂压力降低,在相同步长情况下裂纹数目相对增加;同时研究了天然裂缝及注射孔距边界距离对水压致裂的影响。
【关键词】：致密砂岩 水压致裂 起裂扩展
【学位授予单位】：中国地质大学(北京)
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TE357.1
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-20
• 1.1 研究背景及目的10-12
• 1.1.1 研究背景10-12
• 1.1.2 研究目的12
• 1.2 国内外研究现状12-16
• 1.2.1 国外现状12-15
• 1.2.2 国内现状15-16
• 1.3 研究内容及方法16-18
• 1.3.1 研究内容16-17
• 1.3.2 研究方法17-18
• 1.3.3 技术路线18
• 1.4 论文研究意义18-20
• 第2章 砂岩物理力学特性实验20-32
• 2.1 砂岩力学参数试验20-25
• 2.1.1 单轴压缩实验20-22
• 2.1.2 波速试验22-24
• 2.1.3 巴西劈裂实验24-25
• 2.2 实验结果及分析25-31
• 2.2.1 单轴压缩实验结果25-27
• 2.2.2 超声波实验结果27-29
• 2.2.3 巴西劈裂实验结果29-31
• 2.3 本章小结31-32
• 第3章 细观参数调试及水压致裂实现32-48
• 3.1 颗粒流基本理论32-37
• 3.1.1 颗粒流理论基本假定32
• 3.1.2 接触模型基本单元32-33
• 3.1.3 接触模型常用类型33-37
• 3.2 细观参数调试37-43
• 3.2.1 细观参数调试规律37-39
• 3.2.2 细观参数调试结果39-41
• 3.2.3 巴西劈裂实验参数复核41-43
• 3.3 PFC水压致裂的实现方法43-46
• 3.3.1 流固耦合基本假定43-44
• 3.3.2 渗流计算公式44-45
• 3.3.3 压力计算公式45
• 3.3.4 流固耦合的实现形式45-46
• 3.3.5 确定时间步长46
• 3.4 本章小结46-48
• 第4章水压致裂的数值模拟48-60
• 4.1 地应力对水压致裂的影响分析48-55
• 4.1.1 地应力的施加方法48-50
• 4.1.2 应力状态对实现水压致裂的影响50-51
• 4.1.3 不同应力状态对水压致裂的影响51-55
• 4.2 天然裂缝及边界效应对水压致裂的影响55-58
• 4.2.1 天然裂缝的实现方法55-56
• 4.2.2 天然裂缝对压裂裂缝扩展方向的影响56-57
• 4.2.3 边界效应对水压致裂的影响57-58
• 4.3 本章小结58-60
• 第5章 结论与展望60-62
• 5.1 主要结论60-61
• 5.2 展望61-62
• 致谢62-63
• 参考文献63-66

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