目錄
前言
第1章 緒論 1
1.1 體積壓裂簡(jiǎn)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(jiǎn)介 4
1.1.3 儲(chǔ)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(chǔ)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(chǔ)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(chǔ)層特征與室內(nèi)實(shí)驗(yàn) 28
2.1 泥巖 28
2.1.1 泥巖儲(chǔ)層的巖石礦物成分 29
2.1.2 泥巖儲(chǔ)層物性 29
2.1.3 泥巖儲(chǔ)層油氣賦存與含油氣性 29
2.2 頁(yè)巖 30
2.2.1 頁(yè)巖的巖石礦物成分 30
2.2.2 頁(yè)巖物性 31
2.2.3 頁(yè)巖儲(chǔ)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(chǔ)層的巖石礦物成分 34
2.3.2 致密砂巖儲(chǔ)層物性 34
2.3.3 致密砂巖儲(chǔ)層油氣賦存與含油氣性 35
2.4 煤儲(chǔ)層 37
2.4.1 煤儲(chǔ)層的巖石礦物成分 37
2.4.2 煤儲(chǔ)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(cè)試內(nèi)容概述 39
2.5.2 頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)室內(nèi)實(shí)驗(yàn)測(cè)試 41
參考文獻(xiàn) 50
第3章 儲(chǔ)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(jiàn)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(shí)與展望 75
3.4.1 頁(yè)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(shí)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(cè)技術(shù) 93
3.5.1 微地震監(jiān)測(cè)技術(shù) 93
3.5.2 測(cè)斜儀監(jiān)測(cè)技術(shù) 95
3.5.3 井下電視裂縫監(jiān)測(cè)技術(shù) 96
3.5.4 放射性示蹤法裂縫監(jiān)測(cè)技術(shù) 96
3.5.5 電磁成像裂縫監(jiān)測(cè)技術(shù) 96
3.5.6 分布式聲傳感裂縫監(jiān)測(cè)技術(shù) 97
3.5.7 裂縫監(jiān)測(cè)技術(shù)對(duì)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(chǎng) 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(lèi)型 116
4.2.4 二維模型有限單元 120
4.2.5 流體流動(dòng)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(guò)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(shí)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(píng)價(jià)因子 163
5.4.1 H評(píng)價(jià)因子 163
5.4.2 評(píng)價(jià)因子數(shù)值模擬驗(yàn)證 164
5.4.3 評(píng)價(jià)因子和裂縫初始角度對(duì)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(shí)擴(kuò)展及其應(yīng)力陰影 172
5.6.2 多簇壓裂時(shí)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(cuò)分布 178
5.7.3 同步壓裂裂縫對(duì)頂分布 183
參考文獻(xiàn) 187
第6章 裂縫參數(shù)對(duì)裂縫擴(kuò)展軌跡的影響 188
6.1 裂縫初始角度對(duì)裂縫擴(kuò)展軌跡的影響 188
6.2 裂縫縫內(nèi)壓力對(duì)裂縫擴(kuò)展軌跡的影響 190
6.3 裂縫間距對(duì)裂縫擴(kuò)展軌跡的影響 193
6.4 裂縫間距對(duì)裂縫寬度的影響 195
6.5 同步壓裂水平井間距對(duì)裂縫擴(kuò)展的影響 198
參考文獻(xiàn) 202
第7章 儲(chǔ)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(chǔ)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(duì)裂縫寬度的影響 209
7.4.2 水平地應(yīng)力差對(duì)儲(chǔ)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(duì)互作用影響研究 228
8.3.4 裂縫橫向間距對(duì)互作用影響研究 231
8.3.5 天然微裂縫角度對(duì)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(duì)壓裂縫網(wǎng)的影響 242
9.1.2 人工裂縫簇?cái)?shù)對(duì)壓裂縫網(wǎng)的影響 246
9.1.3 天然裂縫角度對(duì)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(chǔ)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(jiǎn)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(cè)量檢測(cè)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
彩圖