岩石水/气压裂分形破裂机理与分形离散裂隙网络研究

发布时间：2024-06-01 14:47

　　我国非常规天然气储量丰富,其高效开采对于我国能源结构改善和可持续发展具有重要意义。裂隙系统在非常规天然气开采中扮演重要角色,其广泛触及储层岩石的水力压裂过程以及地下能源气体的渗流扩散过程。然而,由于裂隙几何形态迂曲不规则、具有分形效应,目前对岩石水力压裂造缝机制的认识以及对地下能源气体渗流扩散过程的认识尚不全面。为进一步在考虑裂隙分形效应下揭示储层岩石水力诱导裂纹的启裂扩展机理,并探究流体在分形裂隙网络中的渗流扩散演化规律,本文综合运用试验研究、理论分析和数值仿真等手段,开展了不同储层岩石的水/气压裂试验;建立了岩石水/气压裂分形裂纹启裂扩展新准则;完成了岩石裂隙网络拓扑结构的表征、分形离散裂隙网络模型的构建以及流体在不同拓扑结构分形离散裂隙网络中运移的渗透性评价;探究了广义分数阶算子下流体反常扩散模型的求解方法。主要研究结果如下:(1)通过对不同储层岩石进行水力和N₂压裂室内试验发现,N₂压裂下岩石的压裂效果比水力压裂好。主要表现在N₂压裂下岩石的破裂压力较小,产生的宏观诱导裂纹隙迹线分形维数较大,且诱导的微观裂纹多以...

【文章页数】：179 页

【学位级别】：博士

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致谢
摘要
abstract
变量注释表
1 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 国内外研究现状与不足
    1.3 研究内容与创新点
    1.4 研究方案与技术路线
2 水/气压裂下储层岩石分形破裂试验研究
    2.1 引言
    2.2 水、气压裂试验准备
    2.3 试验结果与分析
    2.4 本章小结
3 岩石水力压裂分形破裂准则研究
    3.1 引言
    3.2 微观分形断裂模型下的岩石水力压裂CIC局限性分析
    3.3 岩石水力压裂分形裂纹启裂新准则
    3.4 岩石水力压裂分形裂纹扩展方向新准则
    3.5 本章小结
4 岩石水力压裂分形裂纹启裂新准则的验证
    4.1 引言
    4.2 岩石断裂韧度修正实验研究
    4.3 岩石水/气压裂轴对称流-固耦合数学模型
    4.4 岩石水/气压裂分形启裂准则验证
    4.5 岩石水/N_ 压裂破裂差异性机理分析
    4.6 裂纹分形维数对水/N2 压裂岩石破裂压力的影响分析
    4.7 本章小结
5 岩石水/气压裂破裂压力参数敏感性分析
    5.1 引言
    5.2 岩石水/气压裂破裂压力单参因素敏感性分析
    5.3 岩石水/气压裂破裂压力双参因素敏感性分析
    5.4 本章小结
6 分形离散裂隙网络研究
    6.1 引言
    6.2 岩石二维裂隙网络连接拓扑特征分析
    6.3 分形离散裂隙网络模型生成与渗透性分析
    6.4 本章小结
7 Wiman型广义分数阶算子下的一维反常扩散模型
    7.1 引言
    7.2 Mittag-Leffler(ML)函数与Wiman型广义分数阶算子
    7.3 一维TFDMs与其级数解
    7.4 本章小结
8 主要结论
参考文献
作者简历
学位论文数据集



本文编号：3986047