目錄
前言
第1章 緒論 1
1.1 體積壓裂簡介 1
1.1.1 水力壓裂技術(shù)發(fā)展歷程 2
1.1.2 常規(guī)水力壓裂模型及軟件簡介 4
1.1.3 儲層改造體積概述 5
1.1.4 體積壓裂概念發(fā)展 7
1.1.5 常規(guī)壓裂與體積壓裂區(qū)別 8
1.2 儲層體積改造研究現(xiàn)狀 11
1.2.1 物理實(shí)驗(yàn)研究 11
1.2.2 數(shù)值模擬研究 12
1.2.3 巖石起裂與裂縫擴(kuò)展機(jī)理 14
1.2.4 主裂縫擴(kuò)展及裂縫成網(wǎng)分析 15
1.3 油氣儲層體積改造地質(zhì)基礎(chǔ) 17
1.3.1 巖石脆性 17
1.3.2 天然裂縫發(fā)育特征 19
1.3.3 地應(yīng)力特征 19
參考文獻(xiàn) 19
第2章 非常規(guī)油氣儲層特征與室內(nèi)實(shí)驗(yàn) 28
2.1 泥巖 28
2.1.1 泥巖儲層的巖石礦物成分 29
2.1.2 泥巖儲層物性 29
2.1.3 泥巖儲層油氣賦存與含油氣性 29
2.2 頁巖 30
2.2.1 頁巖的巖石礦物成分 30
2.2.2 頁巖物性 31
2.2.3 頁巖儲層的油氣賦存與含油氣性 32
2.3 致密砂巖 33
2.3.1 致密砂巖儲層的巖石礦物成分 34
2.3.2 致密砂巖儲層物性 34
2.3.3 致密砂巖儲層油氣賦存與含油氣性 35
2.4 煤儲層 37
2.4.1 煤儲層的巖石礦物成分 37
2.4.2 煤儲層物性 37
2.4.3 煤層氣的賦存與煤層含氣性 38
2.5 室內(nèi)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn) 39
2.5.1 室內(nèi)測試內(nèi)容概述 39
2.5.2 頁巖氣開發(fā)室內(nèi)實(shí)驗(yàn)測試 41
參考文獻(xiàn) 50
第3章 儲層體積改造工藝技術(shù) 54
3.1 水平井分段壓裂技術(shù) 54
3.1.1 常見水平井分段壓裂技術(shù) 55
3.1.2 水平井分段壓裂技術(shù)新發(fā)展 61
3.2 特殊壓裂技術(shù) 63
3.2.1 控逢高技術(shù) 63
3.2.2 加砂技術(shù) 65
3.2.3 防砂技術(shù) 66
3.2.4 壓裂液支撐劑相關(guān)技術(shù) 67
3.3 體積壓裂技術(shù) 70
3.3.1 水平井分段體積壓裂技術(shù) 71
3.3.2 水平井分段多簇體積壓裂技術(shù) 71
3.3.3 重復(fù)壓裂 72
3.3.4 同步壓裂與拉鏈?zhǔn)綁毫?73
3.4 體積壓裂認(rèn)識與展望 75
3.4.1 頁巖體積壓裂主要設(shè)計(jì)參數(shù) 75
3.4.2 體積壓裂機(jī)理的幾點(diǎn)認(rèn)識與研究展望 79
3.4.3 體積壓裂技術(shù)研究展望 90
3.5 壓裂裂縫監(jiān)測技術(shù) 93
3.5.1 微地震監(jiān)測技術(shù) 93
3.5.2 測斜儀監(jiān)測技術(shù) 95
3.5.3 井下電視裂縫監(jiān)測技術(shù) 96
3.5.4 放射性示蹤法裂縫監(jiān)測技術(shù) 96
3.5.5 電磁成像裂縫監(jiān)測技術(shù) 96
3.5.6 分布式聲傳感裂縫監(jiān)測技術(shù) 97
3.5.7 裂縫監(jiān)測技術(shù)對比 97
參考文獻(xiàn) 98
第4章 壓裂裂縫擴(kuò)展模擬模型 103
4.1 邊界元模型 103
4.1.1 基于邊界元的位移不連續(xù)法 103
4.1.2 裂縫尖端附近的奇異場 109
4.1.3 裂縫尖端應(yīng)力強(qiáng)度因子 111
4.1.4 復(fù)合型裂縫斷裂及轉(zhuǎn)向判據(jù) 112
4.2 有限元模型 114
4.2.1 有限元法概述 114
4.2.2 模型中的應(yīng)力及等效應(yīng)力 114
4.2.3 三維模型有限單元類型 116
4.2.4 二維模型有限單元 120
4.2.5 流體流動模擬 127
4.3 離散化縫網(wǎng)模型 130
4.3.1 模型假設(shè) 130
4.3.2 主裂縫擴(kuò)展模型 132
4.3.3 次生裂縫擴(kuò)展模型 135
4.3.4 離散縫網(wǎng)模型特征 137
4.3.5 離散化縫網(wǎng)擴(kuò)展模型求解 140
參考文獻(xiàn) 141
第5章 裂縫擴(kuò)展及互作用機(jī)理研究 144
5.1 壓裂過程中井筒應(yīng)力分布 144
5.1.1 井筒有限元模型的建立 144
5.1.2 壓裂前井壁受力及變形研究 149
5.1.3 壓裂時井壁受力及變形研究 151
5.2 體積壓裂裂縫擴(kuò)展及織網(wǎng)邊界元模擬軟件 153
5.3 裂縫起裂擴(kuò)展模擬研究 158
5.3.1 基本模擬模型 158
5.3.2 裂縫起裂擴(kuò)展模擬 160
5.4 裂縫擴(kuò)展方向與H評價因子 163
5.4.1 H評價因子 163
5.4.2 評價因子數(shù)值模擬驗(yàn)證 164
5.4.3 評價因子和裂縫初始角度對裂縫擴(kuò)展方向的影響 166
5.5 兩簇裂縫擴(kuò)展及互作用 167
5.5.1 兩簇裂縫模型與擴(kuò)展路徑 167
5.5.2 裂縫擴(kuò)展中應(yīng)力陰影 169
5.5.3 應(yīng)力陰影內(nèi)應(yīng)力值與方向變化 170
5.6 多簇裂縫擴(kuò)展及互作用 172
5.6.1 多簇裂縫同時擴(kuò)展及其應(yīng)力陰影 172
5.6.2 多簇壓裂時裂縫間的相互抑制作用 174
5.7 同步壓裂裂縫擴(kuò)展及互作用 177
5.7.1 同步壓裂模擬模型 177
5.7.2 同步壓裂裂縫交錯分布 178
5.7.3 同步壓裂裂縫對頂分布 183
參考文獻(xiàn) 187
第6章 裂縫參數(shù)對裂縫擴(kuò)展軌跡的影響 188
6.1 裂縫初始角度對裂縫擴(kuò)展軌跡的影響 188
6.2 裂縫縫內(nèi)壓力對裂縫擴(kuò)展軌跡的影響 190
6.3 裂縫間距對裂縫擴(kuò)展軌跡的影響 193
6.4 裂縫間距對裂縫寬度的影響 195
6.5 同步壓裂水平井間距對裂縫擴(kuò)展的影響 198
參考文獻(xiàn) 202
第7章 儲層地質(zhì)參數(shù)與裂縫縫寬及改造體積 203
7.1 楊氏模量與縫寬 203
7.2 泊松比與縫寬 205
7.3 脆性指數(shù)與儲層改造體積 206
7.4 水平主應(yīng)力差 209
7.4.1 水平地應(yīng)力差對裂縫寬度的影響 209
7.4.2 水平地應(yīng)力差對儲層改造體積的影響 210
7.5 天然裂縫發(fā)育程度 211
參考文獻(xiàn) 214
第8章 人工主裂縫與天然微裂縫互作用研究 215
8.1 天然微裂縫擴(kuò)展規(guī)律研究 215
8.1.1 兩條天然微裂縫的起裂擴(kuò)展研究 215
8.1.2 多條天然微裂縫的起裂擴(kuò)展研究 217
8.2 人工裂縫與前方天然微裂縫的互作用 219
8.3 人工裂縫與前側(cè)天然微裂縫的互作用 223
8.3.1 人工裂縫與天然微裂縫互作用 223
8.3.2 喚醒天然微裂縫影響因數(shù)研究 225
8.3.3 裂縫縱向間距對互作用影響研究 228
8.3.4 裂縫橫向間距對互作用影響研究 231
8.3.5 天然微裂縫角度對互作用影響研究 235
8.4 同步壓裂裂縫間互作用 238
參考文獻(xiàn) 241
第9章 裂縫縫網(wǎng)模態(tài)及影響因素研究 242
9.1 裂縫縫網(wǎng)影響因素研究 242
9.1.1 人工裂縫壓力對壓裂縫網(wǎng)的影響 242
9.1.2 人工裂縫簇?cái)?shù)對壓裂縫網(wǎng)的影響 246
9.1.3 天然裂縫角度對壓裂縫網(wǎng)的影響 250
9.2 體積壓裂縫網(wǎng)模態(tài) 255
9.2.1 水波型 255
9.2.2 網(wǎng)格型 255
參考文獻(xiàn) 256
第10章 影響儲層改造體積的壓裂施工參數(shù) 257
10.1 壓裂液總量 257
10.2 施工排量 259
10.3 簇間距 261
10.4 前置液比例 266
10.5 平均砂比 267
10.6 壓裂液黏度 268
參考文獻(xiàn) 270
第11章 大排量滑溜水?dāng)y砂實(shí)驗(yàn)研究 272
11.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)備簡介 272
11.1.1 注入系統(tǒng) 272
11.1.2 射孔段模擬系統(tǒng) 274
11.1.3 裂縫模擬系統(tǒng) 274
11.1.4 測量檢測系統(tǒng) 275
11.1.5 數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng) 275
11.1.6 控制系統(tǒng) 276
11.1.7 實(shí)驗(yàn)固液回收處理系統(tǒng) 276
11.2 滑溜水?dāng)y砂在單裂縫中輸送規(guī)律 277
11.2.1 實(shí)驗(yàn)原理 277
11.2.2 實(shí)驗(yàn)方法 278
11.2.3 實(shí)驗(yàn)步驟 278
11.2.4 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)描述 279
11.2.5 實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì) 279
11.2.6 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析 280
11.3 支撐劑在雙縫中的輸送規(guī)律 285
參考文獻(xiàn) 288
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