基于渗流-离散元耦合的砂砾岩水力压裂致裂机理研究
发布时间：2021-10-23 23:49
砂砾岩油气藏在我国分布广泛,但是其渗透率低、非均质性强的特点使得直接开发经济成本高、采收率低。水力压裂改造是实现砂砾岩油气藏有效开发的重要技术手段,然而砂砾岩储层严重的非均质性以及砾石的存在严重影响了水力裂缝起裂、扩展以及最终展布形态。因此,准确认知砂砾岩储层水力压裂致裂机理,明确水力裂缝起裂和扩展规律以及其与砾石的交互作用机制对于推动砂砾岩油气藏的开采具有重要的指导意义。本文基于离散元方法从微观尺度探索岩石力学响应机制,借助网络流动模型模拟渗流过程,并将渗流与离散元过程耦合,建立了砂岩、砂砾岩数值模拟模型,精确模拟了砂岩和砂砾岩水力压裂过程,揭示了水力裂缝起裂和扩展规律;明确了水力裂缝与砾石交互作用机制,探索了几何非均质性、应力非均质性以及强度非均质性的影响,分析了不同的远场地应力差、注入速度、渗透率、砾石强度、注入顺序和井距等参数的影响;并研究了多井同步压裂,探究了井间与缝间干扰机制,明确了其对水力裂缝起裂、扩展以及最终展布形态的影响。与砂岩储层水力压裂裂缝扩展规律相似,砂砾岩油气藏水力压裂裂缝扩展及展布形态主要受远场地应力状态支配,总体上沿最大主应力方向扩展,而砾石的存在会大幅改...
【文章来源】：青岛科技大学山东省
【文章页数】：78 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
KGD模型
图 1-2 PKN 模型Fig.1-2 The model of PKN在 PKN 模型 KGD 模型的基础上考虑裂缝的 年，Simonson 等最先提出了关于水力压裂的定裂缝高度和垂向流体压力不变为基础，一，模拟了裂缝在垂直方向的扩展。1989 年，展布形态，但准确性不高。1996 年，陈治喜伸上考虑了断裂韧度的影响。2008 年，陈勉条件下中水力压裂裂缝展布形态。2010 年，的拟三维模型，可计算得出较高的裂缝通导率Meye 等也提出了各种拟三维模型，并得出了从各向同性的三维岩石变形和二维流体流动出度理论认为产层无限大，压裂裂缝为平面垂直拟三维模型更符合实际情况。on 等认为压裂液的流动和地层的弹性变形对
Pa·s；dp 为相邻两流域间压差，Pa；L 为流管长度，m。(a) 网络流动模型 (b) 边界条件图2-1 流体及砂岩数值模型Fig.2-1. Schematic diagram of fluid and sandstone numerical models流域内流体压力变化量可根据下式计算：(9)式中，Δp 为流域间流体交换引起的压力变化量，Pa；K 为流体体积模量，Pa；Vd为流域体积，m3；Δt 为时间步长，s；ΔVd为流域体积变化量，m3。流管宽度与颗粒间胶结状态紧密相关，渗流-应力耦合会导致颗粒发生位移
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于流固耦合理论的页岩水力压裂数值分析[J]. 张健,李良,陈亮,马海春. 地质学刊. 2017(04)
[2]致密砂岩压裂复杂裂缝三维模型研究[J]. 韩彬彬,陈凤珍. 新疆石油科技. 2017(04)
[3]地应力对水力压裂效果的影响[J]. 王珂,韩伟,王刚,赵志鹏. 煤炭技术. 2017(12)
[4]非稳态渗流下砂砾岩水力裂缝扩展数值模拟[J]. 张红静,徐康泰,刘立冬,吴德,高秀君,孙春亮,李立. 石油钻采工艺. 2017(06)
[5]水平井钻井工具在页岩气勘探开发中的应用技术与新进展[J]. 杨霞. 江汉石油科技. 2017(03)
[6]砂砾岩储层水力裂缝扩展规律试验研究[J]. 李宁,张士诚,马新仿,邹雨时,陈铭,李四海,张一诺. 岩石力学与工程学报. 2017(10)
[7]KGD、PKN和修改的P3D水力压裂设计模型的计算与对比[J]. 徐峰阳. 能源与环保. 2017(09)
[8]常规及非常规储层岩石分形特征对渗透率的影响[J]. 尹帅,谢润成,丁文龙,单钰铭,周文. 岩性油气藏. 2017(04)
[9]支撑剂在裂缝中沉降的影响因素分析[J]. 王欣. 石化技术. 2017(03)
[10]水力压裂三维模型研究发展综述[J]. 周俊杰. 科技创新导报. 2017(08)
博士论文
[1]油页岩水平井水力压裂裂缝起裂与延伸机理研究[D]. 高帅.吉林大学 2017
[2]砂砾岩水压致裂机理的实验与数值模拟研究[D]. 刘鹏.中国矿业大学(北京) 2017
[3]岩体渗流—损伤耦合及其水力压裂机理数值试验研究[D]. 门晓溪.东北大学 2015
[4]水平井水力压裂数值模拟研究[D]. 张广明.中国科学技术大学 2010
硕士论文
[1]水平井分段压裂多裂缝扩展规律研究[D]. 黄超.西南石油大学 2017
[2]水平井压裂优化设计[D]. 苏建.中国石油大学 2009
本文编号：3454158
【文章来源】：青岛科技大学山东省
【文章页数】：78 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
KGD模型
图 1-2 PKN 模型Fig.1-2 The model of PKN在 PKN 模型 KGD 模型的基础上考虑裂缝的 年，Simonson 等最先提出了关于水力压裂的定裂缝高度和垂向流体压力不变为基础，一，模拟了裂缝在垂直方向的扩展。1989 年，展布形态，但准确性不高。1996 年，陈治喜伸上考虑了断裂韧度的影响。2008 年，陈勉条件下中水力压裂裂缝展布形态。2010 年，的拟三维模型，可计算得出较高的裂缝通导率Meye 等也提出了各种拟三维模型，并得出了从各向同性的三维岩石变形和二维流体流动出度理论认为产层无限大，压裂裂缝为平面垂直拟三维模型更符合实际情况。on 等认为压裂液的流动和地层的弹性变形对
Pa·s；dp 为相邻两流域间压差，Pa；L 为流管长度，m。(a) 网络流动模型 (b) 边界条件图2-1 流体及砂岩数值模型Fig.2-1. Schematic diagram of fluid and sandstone numerical models流域内流体压力变化量可根据下式计算：(9)式中，Δp 为流域间流体交换引起的压力变化量，Pa；K 为流体体积模量，Pa；Vd为流域体积，m3；Δt 为时间步长，s；ΔVd为流域体积变化量，m3。流管宽度与颗粒间胶结状态紧密相关，渗流-应力耦合会导致颗粒发生位移
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于流固耦合理论的页岩水力压裂数值分析[J]. 张健,李良,陈亮,马海春. 地质学刊. 2017(04)
[2]致密砂岩压裂复杂裂缝三维模型研究[J]. 韩彬彬,陈凤珍. 新疆石油科技. 2017(04)
[3]地应力对水力压裂效果的影响[J]. 王珂,韩伟,王刚,赵志鹏. 煤炭技术. 2017(12)
[4]非稳态渗流下砂砾岩水力裂缝扩展数值模拟[J]. 张红静,徐康泰,刘立冬,吴德,高秀君,孙春亮,李立. 石油钻采工艺. 2017(06)
[5]水平井钻井工具在页岩气勘探开发中的应用技术与新进展[J]. 杨霞. 江汉石油科技. 2017(03)
[6]砂砾岩储层水力裂缝扩展规律试验研究[J]. 李宁,张士诚,马新仿,邹雨时,陈铭,李四海,张一诺. 岩石力学与工程学报. 2017(10)
[7]KGD、PKN和修改的P3D水力压裂设计模型的计算与对比[J]. 徐峰阳. 能源与环保. 2017(09)
[8]常规及非常规储层岩石分形特征对渗透率的影响[J]. 尹帅,谢润成,丁文龙,单钰铭,周文. 岩性油气藏. 2017(04)
[9]支撑剂在裂缝中沉降的影响因素分析[J]. 王欣. 石化技术. 2017(03)
[10]水力压裂三维模型研究发展综述[J]. 周俊杰. 科技创新导报. 2017(08)
博士论文
[1]油页岩水平井水力压裂裂缝起裂与延伸机理研究[D]. 高帅.吉林大学 2017
[2]砂砾岩水压致裂机理的实验与数值模拟研究[D]. 刘鹏.中国矿业大学(北京) 2017
[3]岩体渗流—损伤耦合及其水力压裂机理数值试验研究[D]. 门晓溪.东北大学 2015
[4]水平井水力压裂数值模拟研究[D]. 张广明.中国科学技术大学 2010
硕士论文
[1]水平井分段压裂多裂缝扩展规律研究[D]. 黄超.西南石油大学 2017
[2]水平井压裂优化设计[D]. 苏建.中国石油大学 2009
本文编号：3454158
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