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大尺寸真三轴煤岩水力压裂模拟试验与裂缝扩展分析
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作者 张帆 马耕 冯丹 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第5期1890-1897,共8页
水力压裂是一项广泛应用于低渗煤层的卸压增透技术。为了深入研究煤岩受力、天然裂缝、泵注排量对水力裂缝扩展规律及空间结构的影响,采用大尺寸真三轴水力压裂试验系统、压裂液中添加示踪剂等方式,在真三轴条件下对大尺寸煤岩进行了水... 水力压裂是一项广泛应用于低渗煤层的卸压增透技术。为了深入研究煤岩受力、天然裂缝、泵注排量对水力裂缝扩展规律及空间结构的影响,采用大尺寸真三轴水力压裂试验系统、压裂液中添加示踪剂等方式,在真三轴条件下对大尺寸煤岩进行了水力压裂试验。通过剖切压裂试样描述了水力裂缝扩展和空间展布规律,分析了裂缝宽度与应力之间的关系,并初步探讨了煤岩水力裂缝网络的形成机制。结果表明:(1)水力裂缝自割理处起裂并沿割理扩展、连接割理,进而形成复杂的裂缝网络结构;(2)水力裂缝受应力条件作用明显,当最大水平主应力和垂向应力相近,且远大于最小水平主应力时,易形成复杂的裂缝形态;(3)煤岩天然裂隙的存在是形成裂缝网络结构的前提,泵注排量对裂缝网络的形成也有重要影响;(4)煤岩裂隙在局部区域影响水力裂缝转向、分叉,但最终水力裂缝在扩展过程中逐渐转向至最大主应力方向;(5)水力压裂过程中,裂缝宽度的变化不仅与煤岩所受应力有关,还受到压裂液排量、天然裂缝等因素的影响。研究结果可以为煤岩裂缝网络的形成机制、现场施工参数的选取提供技术支持。 展开更多
关键词 煤层气 水力压裂 裂缝扩展 裂缝网络 裂缝宽度
水力压裂近井裂缝转向延伸轨迹模拟 预览
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作者 胡阳明 毕曼 +2 位作者 陈宝春 马占国 张平 《大庆石油地质与开发》 CAS CSCD 北大核心 2019年第2期53-57,共5页
室内实验和现场实践已经证明射孔方位对水力致裂裂缝延伸转向有极其重要影响,但尚无定量化的理论预测模型。针对均匀各向同性线弹性多孔材料,考虑射孔井水力裂缝起裂的原地应力场和孔隙压力、孔眼内压、压裂液向地层渗滤附加应力等多种... 室内实验和现场实践已经证明射孔方位对水力致裂裂缝延伸转向有极其重要影响,但尚无定量化的理论预测模型。针对均匀各向同性线弹性多孔材料,考虑射孔井水力裂缝起裂的原地应力场和孔隙压力、孔眼内压、压裂液向地层渗滤附加应力等多种机理,基于弹性力学和孔隙介质流体渗流理论,建立了孔眼深度任意位置的应力分布计算模型;基于孔眼末端最大周向拉应力判据,首次建立了压裂裂缝转向模拟的理论计算模型。结合长庆某气田参数进行模拟分析,揭示了垂直井射孔方位对压裂裂缝转向规律:水平主应力差是影响水力裂缝转向半径最主要因素,且随水平主应力差增加,射孔深度减小;射孔方位小于30°时对裂缝转向半径影响较小。 展开更多
关键词 水力压裂 裂缝扩展 应力分析 射孔 裂缝转向 裂缝轨迹
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固井水泥浆侵入对煤储层压裂裂缝延展的影响 预览
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作者 陈立超 王生维 +2 位作者 张典坤 李瑞 吕帅锋 《天然气工业》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第8期74-81,共8页
目前针对于煤层气井近井部位固井水泥浆侵入的方式和形态规模、固井水泥浆侵入对煤储层压裂裂缝延展的影响机制及其与煤层气井开采效果的内在关联方面的研究较少。为了深化煤储层压裂裂缝延展理论并给煤层气井水力压裂施工方案优化提供... 目前针对于煤层气井近井部位固井水泥浆侵入的方式和形态规模、固井水泥浆侵入对煤储层压裂裂缝延展的影响机制及其与煤层气井开采效果的内在关联方面的研究较少。为了深化煤储层压裂裂缝延展理论并给煤层气井水力压裂施工方案优化提供支撑,选取沁水盆地煤储层中基质—裂隙发育组合迥异的区块,对部署在不同部位气井的固井水泥浆侵入方式和水泥环形态规模进行了系统刻画,分析了不同固井水泥浆侵入方式下的压裂力学判据,针对深部气井难于开挖解剖其固井水泥浆侵入特征的实际问题,提出了破裂压力当量的定义,在此基础上,对郑庄区块39口煤层气井的压裂排采数据进行了分析,总结了固井水泥浆不同侵入方式对煤层气井压裂、排采的影响。研究结果表明:①煤层气井固井水泥浆的侵入方式包含固井水泥浆正常充注型(硬煤基质)、加厚型(构造煤)及煤岩—水泥胶结界面型(硬煤裂隙带)等3种;②由破裂压力当量(pt)小于1.50 MPa,固井水泥浆均匀充注在气井井眼—套管环空,可以判断气井位于硬煤基质;由pt介于1.50~9.00 MPa,固井水泥浆沿井壁构造节理缝挤侵入储层内形成胶结滤饼,可以判断气井位于硬煤裂隙带;由pt大于9.00 MPa,固井水泥在井眼环空垮塌空间加厚形成纺锤体,可以判断气井位于构造煤;③位于硬煤基质的气井在排采期间气井产气量缓慢增加到峰值,并可在峰值部位稳产较长时间,而后产气量缓慢下降,位于构造煤的气井在排采初期很快见产,随后产气量迅速衰减,硬煤裂隙带气井在排采初期产气量快速上升并达到峰值,但稳产时间较短,而后产气量缓慢下降。 展开更多
关键词 煤层气井 固井水泥浆侵入 水力压裂 破裂压力当量 裂缝延展 沁水盆地 郑庄区块
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含X型裂隙类岩石材料水力裂缝扩展研究 预览
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作者 张波 郭帅 +4 位作者 杨学英 李垚 许新骥 杨磊 张柏楠 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第7期2066-2073,共8页
页岩气等非常规油气资源逐渐成为资源开采的热门领域。提高非常规油气藏的渗透率是目前面临的突出问题,水力压裂技术是当前提高非常规油气藏渗透率主要技术手段之一。为探究天然岩体中的X型裂隙对水力裂缝扩展规律的影响,采用真三轴水... 页岩气等非常规油气资源逐渐成为资源开采的热门领域。提高非常规油气藏的渗透率是目前面临的突出问题,水力压裂技术是当前提高非常规油气藏渗透率主要技术手段之一。为探究天然岩体中的X型裂隙对水力裂缝扩展规律的影响,采用真三轴水压加载系统,对含预置X型裂隙的类岩石试件进行了水力压裂实验,研究了多种X型裂隙形态在不同围压下对水力裂缝扩展的影响,并使用数值计算软件Abaqus中的扩展有限元(XFEM)方法对部分实验工况进行了数值模拟。研究结果表明:X型裂隙裂尖位置对水力裂缝的扩展有诱导作用,水平应力差系数越低,天然裂隙裂尖对水力裂缝扩展方向的诱导作用越强;随着水平应力差系数的增大,裂尖位置对水力裂缝扩展的诱导作用减弱,水力裂缝逐步向水平最大主应力方向扩展。主、次裂隙裂尖距离较近时,两裂尖所处位置的应变能密度较大,主、次裂隙裂尖对水力裂缝扩展诱导具有集中强化效应,水力裂缝更易向裂尖位置扩展;主、次裂隙裂尖处于近似关于水平最大主应力方向对称的位置,主、次裂隙裂尖的应变能密度比较接近,主、次裂隙裂尖对水力裂缝扩展诱导作用具有平衡弱化效应,裂尖对水力裂缝的诱导作用减弱,水力裂缝更易向水平最大主应力方向扩展。 展开更多
关键词 水压致裂 X型裂隙 裂尖位置 水力裂缝扩展
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水力压裂基础研究进展及发展建议 预览 被引量:1
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作者 仝少凯 高德利 《石油钻采工艺》 CAS 北大核心 2019年第1期101-115,共15页
中国低渗透、页岩、致密等难开采油气资源比较丰富,高效开发这类油气资源已成为保障国内油气供给的重要举措之一。水力压裂在难开采油气储层改造中得到了广泛应用,取得了显著的增储增产效果。为了更好地研究和发展水力压裂技术,介绍了... 中国低渗透、页岩、致密等难开采油气资源比较丰富,高效开发这类油气资源已成为保障国内油气供给的重要举措之一。水力压裂在难开采油气储层改造中得到了广泛应用,取得了显著的增储增产效果。为了更好地研究和发展水力压裂技术,介绍了国内外近年来水力压裂新工艺和水力裂缝起裂与扩展理论研究、数值模拟、物理模拟等基础研究成果,指出目前研究中存在的不足,分析认为工程与地质的匹配性、稳定与非稳态注入方式的选择性、水力压裂物理模拟与现场原型的相似性,是有效实施水力压裂新工艺的关键所在,并对未来循环注入和波动注入水力压裂研究方向提出了重点研究内容建议,包括非稳态注入流体形成机制研究、井筒压力波动行为研究、储层岩石起裂与扩展机理研究、压裂物理模拟试验与先导性试验、井下管柱动力学及控制技术研究等,以期尽快形成适合中国低渗透、页岩、致密等储层岩性的非稳态水力压裂工艺基础理论及配套技术,并制定非稳态水力压裂设计准则与施工规范。 展开更多
关键词 水力压裂 循环注入 波动注入 裂缝扩展 页岩气 地热 研究进展
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一种用于水压致裂试验的水压供给装置研制及应用
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作者 张波 李垚 +5 位作者 杨学英 朱飘扬 朱春帝 刘子豪 刘文杰 罗志恒 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第5期2022-2028,共7页
为研究水压致裂过程中水力裂缝的起裂、扩展规律及机制,研制了一种新型水压供给控制装置。该装置由水泵、增压泵、空气压缩机和导水钢垫板等组成。该装置的主要特点是易于与目前广泛存在的压力伺服机相配合,共同完成水压致裂试验,具有... 为研究水压致裂过程中水力裂缝的起裂、扩展规律及机制,研制了一种新型水压供给控制装置。该装置由水泵、增压泵、空气压缩机和导水钢垫板等组成。该装置的主要特点是易于与目前广泛存在的压力伺服机相配合,共同完成水压致裂试验,具有操作简便、效率高、成本低、组装方便等优点,使水压致裂试验更易大面积推广。利用该试验装置对类岩石试块进行了水压致裂试验,研究了不同围压下含预置裂隙试件的水力裂缝扩展规律,并与无预置裂隙试件水力裂缝扩展规律进行了对比。试验结果表明,对于含预置裂隙试块,当水平应力差较小时,预置裂隙裂尖对水力裂缝扩展影响较大,水力裂缝起裂后向预置裂隙裂尖方向扩展;随着水平应力差的增大,水力裂缝向最大水平应力方向偏转。试验证明该装置可靠性高,试验过程稳定。该研究对水压致裂试验具有促进意义。 展开更多
关键词 水压致裂 水压供给装置 裂纹扩展方向 预置裂隙 水平应力差
济阳拗陷页岩储层水平井裂缝扩展数值模拟 预览
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作者 薛仁江 郭建春 +2 位作者 赵志红 周广清 孟宪波 《西南石油大学学报:自然科学版》 CAS CSCD 北大核心 2019年第2期84-96,共13页
由于物理实验受到实验条件、数量的限制,难以对裂缝扩展规律开展大规模的研究。因此,在有了一定的岩石力学测试、页岩压裂破裂方式测试以及页岩压裂裂缝扩展物模试验的基础上,开展了页岩压裂裂缝起裂及扩展规律数值模拟研究。基于流固耦... 由于物理实验受到实验条件、数量的限制,难以对裂缝扩展规律开展大规模的研究。因此,在有了一定的岩石力学测试、页岩压裂破裂方式测试以及页岩压裂裂缝扩展物模试验的基础上,开展了页岩压裂裂缝起裂及扩展规律数值模拟研究。基于流固耦合Biot固结理论、Darcy渗流定律,采用最大拉伸强度准则和Mohr Coulomb准则损伤阈值进行单元损伤判断,引入全新的材料分布算法,建立了水力压裂裂缝扩展的有限元计算模型。进行了岩石样本的参数标定试验。采用有限元计算方法研究了地应力、页岩脆性指数、压裂液黏度和层理特征等关键物理参数对页岩裂缝扩展的影响。结果表明,当脆性指数较小时,水力裂缝主要沿最大主应力方向在页岩基质中扩展,难以转向形成复杂缝网。层理胶结强度较高时,水力作用即便在局部压开天然层理,也难以持续以大角度偏离,而只能形成比较单一的裂缝。地应力比、压裂液黏度越低,层理密度等特性越高时,裂纹网络越复杂。 展开更多
关键词 水力压裂 裂纹扩展 页岩 水平井 有限元
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致密砂岩储层不同含水条件下水力裂缝扩展物理模拟 预览
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作者 张健 《大庆石油地质与开发》 CAS CSCD 北大核心 2019年第2期153-158,共6页
储层含水饱和度、压裂的注入方式和压裂用水矿化度都会影响致密砂岩气藏的水力压裂效果。为了掌握这三者对致密砂岩储层水力裂缝扩展的影响规律,利用大尺寸真三轴模拟压裂实验系统,研究了储层含水条件下,致密砂岩储层的水力裂缝生成和... 储层含水饱和度、压裂的注入方式和压裂用水矿化度都会影响致密砂岩气藏的水力压裂效果。为了掌握这三者对致密砂岩储层水力裂缝扩展的影响规律,利用大尺寸真三轴模拟压裂实验系统,研究了储层含水条件下,致密砂岩储层的水力裂缝生成和扩展形态;通过压裂液注入速率,模拟变排量工况;通过岩样被饱和水浸泡时间,模拟不同含水饱和度;通过盐水的密度,模拟压裂液用水矿化度。结果表明:提高压裂用水矿化度有利于水力裂缝的产生和扩展;变排量的注入方式,有助于孔喉的解堵,更有利于水力裂缝的产生和扩展;储层含水饱和度高,孔隙压力大,不利于水力裂缝的产生和扩展;正断层地应力条件下,主裂缝的走向基本与最大水平地应力方向一致。 展开更多
关键词 致密砂岩 水力裂缝扩展 含水条件 变排量 矿化度
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增强型地热系统水力压裂与声发射监测室内实验研究 预览
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作者 李庭樑 曹文炅 +2 位作者 王亦伟 郭剑 蒋方明 《新能源进展》 2019年第3期241-248,共8页
增强型地热系统(enhanced geothermal system,EGS)以干热岩热能的开采和利用为目的,正逐渐成为世界各国的重点研究对象。除了建立EGS野外试验场开展实际场地研究和技术示范外,亦有必要开展相关的室内实验研究,研究或验证相关关键技术,... 增强型地热系统(enhanced geothermal system,EGS)以干热岩热能的开采和利用为目的,正逐渐成为世界各国的重点研究对象。除了建立EGS野外试验场开展实际场地研究和技术示范外,亦有必要开展相关的室内实验研究,研究或验证相关关键技术,为野外场地建设提供理论基础和技术支持。本课题组自主研发了模拟地下真实环境的实验系统,开展了尺寸为400 mm×400 mm×400 mm的花岗岩水力压裂实验,通过声发射事件监测到的声发射数据,分析了裂缝的扩展规律,并进行了初步的水力连通实验,探讨了各采出井的流量分配,研究了从注入井到生产井的水力连通特性。结果可为数值模拟提供基础数据,为野外试验场地的建设提供参考。 展开更多
关键词 增强型地热系统 干热岩 水力压裂 模拟实验 声发射 裂缝扩展
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青海共和盆地干热岩地热储层水力压裂物理模拟和裂缝起裂与扩展形态研究
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作者 周舟 金衍 +4 位作者 曾义金 张旭东 周健 汪文智 孟翰 《吉林大学学报:地球科学版》 CAS CSCD 北大核心 2019年第5期1425-1430,共6页
水力压裂是青海共和盆地干热岩地热资源开发的难点技术问题之一。本文基于升级改造的大尺寸真三轴水力压裂物理模拟实验系统模拟干热岩储层高温高压环境,利用青海共和盆地露头岩心进行水力压裂物理模拟实验,揭示干热岩储层水力裂缝的起... 水力压裂是青海共和盆地干热岩地热资源开发的难点技术问题之一。本文基于升级改造的大尺寸真三轴水力压裂物理模拟实验系统模拟干热岩储层高温高压环境,利用青海共和盆地露头岩心进行水力压裂物理模拟实验,揭示干热岩储层水力裂缝的起裂和扩展规律。通过物理模拟实验发现:干热岩储层裂缝起裂可以通过文中提出的起裂模型判断起裂方式和预测起裂压力;水力裂缝在岩石基质中的扩展形态简单,仅沿最大主应力方向延伸;但是水力裂缝会受到岩石中弱面的影响,发生转向沿弱面延伸,形成较复杂的裂缝形态。因此,建议在干热岩储层实际施工中,在天然裂缝发育较丰富的层段开展水力压裂,以实现复杂裂缝网络提取地热能。 展开更多
关键词 干热岩 水力压裂 起裂模型 扩展形态 共和盆地 储层 地热
靖边地区深部砂岩裂缝扩展规律研究
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作者 吴岳 王中原 陈姿君 《煤矿安全》 CAS 北大核心 2019年第9期222-227,共6页
为了更好地对深井围岩中的微小裂隙进行注浆封堵,利用ABAQUS数值模拟软件,基于水力压裂理论,以靖边地区深为1 500 m左右的砂岩为例,通过建立水力压裂数值模型,对裂隙的扩展情况进行模拟。结论表明:在地应力、水力压力、弹性模量的影响下... 为了更好地对深井围岩中的微小裂隙进行注浆封堵,利用ABAQUS数值模拟软件,基于水力压裂理论,以靖边地区深为1 500 m左右的砂岩为例,通过建立水力压裂数值模型,对裂隙的扩展情况进行模拟。结论表明:在地应力、水力压力、弹性模量的影响下,裂隙的扩展具有明显规律性,而天然裂缝对裂隙扩展的影响较小。 展开更多
关键词 深部砂岩 水力压裂 裂缝扩展 弹性模量 数值模拟
疏松砂岩油藏水力压裂的数值模拟 预览
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作者 林海 邓金根 +3 位作者 刘伟 谢涛 许杰 刘海龙 《中南大学学报:英文版》 SCIE EI CAS CSCD 2018年第12期2944-2952,共9页
压裂充填防砂技术有效改善了疏松砂岩油藏开发效果,具有实现增产与防砂的双重效果。由于疏松砂岩物性及力学的特殊性,其裂缝起裂与延伸机理较为复杂。为了研究水力裂缝延伸的机制,揭示压裂参数对疏松砂岩裂缝形态的影响,利用有限元软件... 压裂充填防砂技术有效改善了疏松砂岩油藏开发效果,具有实现增产与防砂的双重效果。由于疏松砂岩物性及力学的特殊性,其裂缝起裂与延伸机理较为复杂。为了研究水力裂缝延伸的机制,揭示压裂参数对疏松砂岩裂缝形态的影响,利用有限元软件建立了流固耦合有限元数值模型,重点分析了地层渗透率、压裂液黏度及排量对于裂缝延伸规律的影响。结果表明,低弹性模量有利于诱导形成短且宽裂缝并控制裂缝长度,而泊松比几乎不产生影响。高排量和高黏度压裂液裂缝有利于裂缝的起裂和延伸。当注入速率为3~4m^3/min和流体黏度超过100mPa-s时将形成合适的裂缝。压裂液的滤失量随着地层渗透率的增加而上升。 展开更多
关键词 疏松砂岩 压裂充填 水力压裂 裂缝扩展 数值模拟
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天然裂缝对水力裂缝延伸的影响研究 预览 被引量:2
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作者 刘向君 丁乙 +1 位作者 罗平亚 梁利喜 《特种油气藏》 CSCD 北大核心 2018年第2期148-153,共6页
基于水力裂缝与天然裂缝的等效平面力学理论,综合考虑裂缝剪切与张性破坏机制,建立水力裂缝延伸数值模型,对天然裂缝作用下的水力裂缝延伸方向、延伸形态进行综合分析。结果表明:当天然裂缝位于井周附近时,在水平最大应力方向上,... 基于水力裂缝与天然裂缝的等效平面力学理论,综合考虑裂缝剪切与张性破坏机制,建立水力裂缝延伸数值模型,对天然裂缝作用下的水力裂缝延伸方向、延伸形态进行综合分析。结果表明:当天然裂缝位于井周附近时,在水平最大应力方向上,天然裂缝在靠近井眼位置时,容易对水力裂缝产生转向作用,在水平最小应力方向上,天然裂缝远离水力裂缝延伸方向,对水力裂缝延伸的影响也逐渐减小;当天然裂缝与水力裂缝相遇时,在低逼近角条件下,水力裂缝易转向,并沿天然裂缝延伸,在高逼近角条件下,则易直接穿过天然裂缝;低裂缝强度和低水平应力比值条件下,天然裂缝对水力裂缝延伸影响更明显。通过大尺寸真三轴水力压裂实验对数值模型进行验证,数值计算结果与实验数据吻合良好,证明该模型的适用性。该研究成果可为天然裂缝发育储层水力压裂提供一定理论指导。 展开更多
关键词 天然裂缝 水力压裂 裂缝延伸 数值模型
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煤岩水力压裂裂缝扩展形态试验研究 被引量:2
14
作者 姜婷婷 张建华 黄刚 《岩土力学》 CSCD 北大核心 2018年第10期3677-3684,共8页
通过室内水力压裂物理模拟试验系统,对大尺寸原煤进行了水力压裂模拟试验,根据水力裂缝的空间展布形态分析了煤岩储层水力裂缝的延伸规律,揭示了网状裂缝的形成机制。结果表明:水力裂缝易在弱层理处分叉和转向,发育的层理和裂缝系统等... 通过室内水力压裂物理模拟试验系统,对大尺寸原煤进行了水力压裂模拟试验,根据水力裂缝的空间展布形态分析了煤岩储层水力裂缝的延伸规律,揭示了网状裂缝的形成机制。结果表明:水力裂缝易在弱层理处分叉和转向,发育的层理和裂缝系统等结构面为压裂形成裂缝网络提供了前提条件。泵压曲线呈现出的频繁波动是煤岩内产生网状裂缝的一个显著特征。水力裂缝的起裂与延伸有4种基本模式,裂缝网络的形成多为这4种基本模式的组合。地应力差异系数和泵注排量对煤层水力裂缝形态有较大影响。较小的地应力差异系数更利于网状裂缝的形成;较高的压裂液排量易形成相对简单的裂缝形态,导致压裂改造效果较差。该试验方法和试验结果可为现场水力压裂参数设计和优化提供参考和依据。 展开更多
关键词 真三轴试验 水力压裂 网状裂缝 层理 裂缝扩展
径向井辅助水力压裂引导裂缝扩展数值模拟 预览 被引量:1
15
作者 刘晓强 曲占庆 +2 位作者 郭天魁 田启忠 吕玮 《特种油气藏》 CSCD 北大核心 2018年第5期156-162,共7页
径向井辅助水力压裂引导裂缝扩展是一项新兴的油气增产技术,已在低渗透油田中进行了先导性应用。为明确不同因素对径向井引导裂缝扩展的影响,利用ABAQUS扩展有限元法建立了径向井辅助水力压裂模型,采用导向因子作为评价指标对各影响因... 径向井辅助水力压裂引导裂缝扩展是一项新兴的油气增产技术,已在低渗透油田中进行了先导性应用。为明确不同因素对径向井引导裂缝扩展的影响,利用ABAQUS扩展有限元法建立了径向井辅助水力压裂模型,采用导向因子作为评价指标对各影响因素进行分析,并通过物理模拟实验进行了验证。结果表明:径向井对裂缝的扩展起到一定的引导作用,裂缝首先沿径向井方向起裂并扩展,然后逐渐向最大主应力方向偏转;径向井方位角、水平地应力差和压裂液排量是影响径向井引导裂缝扩展的3个主要因素;径向井方位角小于45°,水平地应力差小于6 MPa时,径向井具有明显的引导裂缝扩展效果;径向井对裂缝扩展的有效引导需要满足一定的排量,排量太小会导致裂缝过早向最大主应力方向偏转;杨氏模量和压裂液黏度主要影响裂缝长度和宽度,泊松比的变化对引导裂缝扩展影响不大;物理模拟实验和数值模拟结果得到的径向井引导裂缝扩展形态趋于一致,证明了数值模型的准确性。该研究为径向井辅助水力压裂技术的发展提供了技术支撑。 展开更多
关键词 径向井 水力压裂 裂缝扩展 流-固耦合 ABAQUS扩展有限元法
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纵向叠置多薄煤层压裂裂缝竞争延伸数值模拟 预览
16
作者 李小刚 贺宇廷 +3 位作者 杨兆中 张平 宋瑞 程璐 《煤炭学报》 CSCD 北大核心 2018年第6期1669-1676,共8页
滇东黔西地区煤层具有纵向多薄层叠置的特点,且割理裂隙等结构弱面较为发育。前人的多层、薄层压裂裂缝模拟多针对砂岩储层,关于结构弱面对水力压裂裂缝影响的研究多集中在页岩和裂缝性砂岩,对结构弱面发育、高泊松比、低杨氏模量的多... 滇东黔西地区煤层具有纵向多薄层叠置的特点,且割理裂隙等结构弱面较为发育。前人的多层、薄层压裂裂缝模拟多针对砂岩储层,关于结构弱面对水力压裂裂缝影响的研究多集中在页岩和裂缝性砂岩,对结构弱面发育、高泊松比、低杨氏模量的多薄煤层水力压裂裂缝竞争延伸规律缺少系统的揭示。考虑层间流量动态分配和割理裂隙发育特征,建立拟三维裂缝延伸数学模型。以滇东上二叠统煤层为例,模拟并分析了直井多层组合压裂时各层裂缝竞争延伸。研究表明:结构弱面分布不同导致各层裂缝形态差异较大;水力裂缝被结构弱面捕获使得裂缝变窄,增加了压裂砂堵风险;杨氏模量较小的煤层多层合压,层间流量分配差异相对较小;对射孔参数已确定的井,增加压裂液黏度、提高排量可减小层间流量差异,进而促进各层缝长充分扩展;减小压裂液黏度,降低排量可控制缝高。 展开更多
关键词 纵向叠置煤层 水力压裂 裂缝扩展 位移不连续法
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煤岩定向井水力裂缝起裂及非平面扩展实验 预览 被引量:1
17
作者 谭鹏 金衍 +3 位作者 侯冰 韩珂 周英操 孟尚志 《石油勘探与开发》 CSCD 北大核心 2017年第3期439-445,共7页
基于真三轴压裂装置对天然煤岩开展室内压裂模拟实验,对比了直井和定向井两种井型压裂水力裂缝的起裂特征及扩展形态,主要研究了不同相对方位角条件下,地应力、煤岩割理对定向井压裂水力裂缝非平面扩展规律的影响。实验结果表明,水力裂... 基于真三轴压裂装置对天然煤岩开展室内压裂模拟实验,对比了直井和定向井两种井型压裂水力裂缝的起裂特征及扩展形态,主要研究了不同相对方位角条件下,地应力、煤岩割理对定向井压裂水力裂缝非平面扩展规律的影响。实验结果表明,水力裂缝的整体扩展方式由相对方位角、割理和地应力状态共同决定:随着相对方位角的增加,水力裂缝形态复杂程度、泵注压力以及裂缝延伸压力增加;当水力裂缝沿着与井筒斜交方向起裂时,受割理影响在扩展过程中裂缝转向并发生扭曲,引起近井筒区域裂缝形态复杂化,起裂点附近出现多裂缝。相比直井形成的"工"或"十"型裂缝形态,近井筒主裂缝扭曲扩展并伴随着多次级裂缝的复杂裂缝形态,是造成煤层定向井压裂水力裂缝延伸困难的主要因素。 展开更多
关键词 煤岩 定向井 水力压裂 裂缝扩展 裂缝形态 非平面扩展
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多条水力裂缝偏转延伸规律的影响因素 预览
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作者 李宪文 张矿生 +2 位作者 陈宝春 周再乐 张广清 《断块油气田》 CAS 北大核心 2017年第1期79-82,共4页
非常规油气田开发时,通常采用水平井分簇射孔分段压裂的方式,一次可以压开多条裂缝。施工过程中,新形成的裂缝延伸可能会逐渐靠近前一级所形成的裂缝,造成压裂液流道偏移,使裂缝难以有效分布开来而影响最终压裂效果。一条裂缝的存在或... 非常规油气田开发时,通常采用水平井分簇射孔分段压裂的方式,一次可以压开多条裂缝。施工过程中,新形成的裂缝延伸可能会逐渐靠近前一级所形成的裂缝,造成压裂液流道偏移,使裂缝难以有效分布开来而影响最终压裂效果。一条裂缝的存在或者延伸,对后续裂缝或者其他正在延伸的裂缝产生一定的吸引或排斥作用。文中通过有限元模拟裂缝的形成,对应力场进行了分析计算,得到了裂缝的间距和尺寸对裂缝间相互作用的影响规律。计算结果表明:当2条裂缝同步延伸时,裂缝相距越近、裂缝吸引会越强烈,反之亦然;当2条裂缝不同步延伸时,近距离时两裂缝均会偏向短裂缝那一边;新起裂的裂缝在前一级水力裂缝影响下,当二者距离较近时,前一级水力裂缝会对新裂缝产生吸引作用,当间距较远时,前一级裂缝对新裂缝产生排斥作用。通过对上述模型的计算结果分析,可以为分段压裂的多裂缝分布设计和射孔簇间距的优化设计提供指导。 展开更多
关键词 水力压裂 多裂缝 裂缝偏转 吸引和排斥
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分段压裂裂缝扩展规律及其对导流能力的影响 预览 被引量:4
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作者 包劲青 刘合 +3 位作者 张广明 金娟 程威 刘建东 《石油勘探与开发》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2017年第2期281-288,共8页
基于前人的研究并充分考虑裂缝间的相互干扰以及各种摩擦效应对排量分配的影响,提出了模拟水平井分段压裂中裂缝同步扩展的全耦合有限元方法,利用该方法研究了裂缝扩展规律及其对导流能力的影响。模拟结果表明,虽然各裂缝的排量分配率... 基于前人的研究并充分考虑裂缝间的相互干扰以及各种摩擦效应对排量分配的影响,提出了模拟水平井分段压裂中裂缝同步扩展的全耦合有限元方法,利用该方法研究了裂缝扩展规律及其对导流能力的影响。模拟结果表明,虽然各裂缝的排量分配率均沿平均裂缝分配率上下波动,但缝间干扰导致裂缝扩展速度各不相同,部分裂缝甚至短暂地停止扩展。短裂缝内的流体净压力普遍比长裂缝高,但压力梯度更小。缝间流体净压力的差异使长裂缝在远离井口的位置发生颈缩,在井口和颈缩处长裂缝可能发生砂堵。分段压裂裂缝扩展规律将对导流能力产生不利影响:(1)短裂缝因支撑剂沉降较快弱化了自身的导流能力;(2)长裂缝因在井口发生砂堵丧失导流能力;(3)长裂缝在颈缩处发生砂堵降低了导流能力。 展开更多
关键词 水平井 分段压裂 缝间干扰 裂缝扩展 裂缝导流能力
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泵注排量对煤储层水力压裂影响的试验研究 被引量:3
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作者 张帆 马耕 +1 位作者 刘晓 冯丹 《煤矿安全》 北大核心 2017年第7期13-15,19共4页
为了研究煤储层中单孔不同压裂液排量、不同压裂次数对水力压裂效果的影响机理,运用水力压裂试验装置和压裂泵,以相似材料试件为压裂对象,开展了变压裂液排量、不同压裂次数条件下的水力压裂试验。试验结果表明,压裂液泵注排量越大,破... 为了研究煤储层中单孔不同压裂液排量、不同压裂次数对水力压裂效果的影响机理,运用水力压裂试验装置和压裂泵,以相似材料试件为压裂对象,开展了变压裂液排量、不同压裂次数条件下的水力压裂试验。试验结果表明,压裂液泵注排量越大,破裂压力越大,破裂时间越小,水力裂缝与出水孔间的夹角越大;在进行第1次压裂时,水力裂缝形态呈椭圆状,第2次压裂时裂缝的扩展路径与试件内部缺陷、破裂面特征息息相关。 展开更多
关键词 煤层气开采 水力压裂 相似材料 泵注排量 破裂压力 裂缝扩展
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