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增产改造理念的重大变革——体积改造技术概论 被引量：255
1
作者 吴奇 胥云 +1 位作者 王腾飞 王晓泉 《天然气工业》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第4期7-12,16,共7页
国外的研究成果表明:页岩气储层具有改造体积越大、增产效果越好的特点,且压裂裂缝不再是单一的对称裂缝,而是形成裂缝网络,由此产生了体积改造的理念。但迄今为止,国外还停留在提高储层改造体积(SRV)这一层面。为了使体积改造在中国被... 国外的研究成果表明:页岩气储层具有改造体积越大、增产效果越好的特点,且压裂裂缝不再是单一的对称裂缝,而是形成裂缝网络,由此产生了体积改造的理念。但迄今为止,国外还停留在提高储层改造体积(SRV)这一层面。为了使体积改造在中国被正确接受并得到广泛应用,升华了体积改造理念,提出了"体积改造技术"这一新概念,给出了广义和狭义的体积改造技术定义,以及形成裂缝网络的储层条件、技术关键与主体技术;探讨了传统压裂与体积改造裂缝的起裂模式,研究了形成剪切裂缝的净压力判定方程,重点比较了经典压裂理论与体积改造下储层渗流机理的重大变化,首次提出了基质向裂缝的全方位"最短距离"渗流模式,打破了以往研究水平井分段压裂避免缝间干扰的传统理念,建立了单簇裂缝诱导应力模型,并得到了实现体积改造的最佳缝间距离,可以指导优化段间距及多段分簇射孔。该成果为体积改造技术发展、完善及大力推广应用奠定了基础。 展开更多
关键词 体积改造 水平井 页岩气 裂缝网络 多段分簇 短距离渗流 缝间干扰
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裂隙岩体渗流损伤耦合模型的理论分析 被引量：66
2
作者 郑少河 朱维申 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2001年第2期156-159,共4页
基于自洽理论推导了复杂应力状态下含水裂隙岩体的本构关系及损伤演化方程 ,提出了考虑断裂损伤效应的裂隙岩体渗透张量表达式 ,综合以上两个方面 。
关键词 裂隙岩体 渗透 损伤 水力学 耦合模型
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仿天然岩体裂隙渗流的实验研究 被引量：69
3
作者 速宝玉 詹美礼 赵坚 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1995年第5期19-24,共6页
本文用人工粗糙面缝隙模拟天然岩体裂隙进行物理模型实验，对天然岩体裂隙渗流机理及其规律做了初步探讨。在总结洛米捷及路易斯研究成果的基础上提出了一个改进计算模式，使得计算理论值与实测值吻合得更好。
关键词 岩体 裂隙 粗糙度 渗流 模型实验
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岩体裂隙的网络分析及渗流模型 被引量：49
4
作者 王恩志 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 1993年第3期214-221,共8页
本文首次运用图理论来阐述裂隙网络的基本构成和特点,并用数值矩阵将复杂裂隙系统的组构关系形象地表示出来,为岩体裂隙的数学描述提供了新方法,由此所导出的裂隙渗流离散数值模型能较好地描述岩体中渗流分布的极不均匀性和渗透空间各... 本文首次运用图理论来阐述裂隙网络的基本构成和特点,并用数值矩阵将复杂裂隙系统的组构关系形象地表示出来,为岩体裂隙的数学描述提供了新方法,由此所导出的裂隙渗流离散数值模型能较好地描述岩体中渗流分布的极不均匀性和渗透空间各向异性机制,为解决工程中的裂隙岩体渗流问题做了新的探索。 展开更多
关键词 岩体 裂隙网络 渗流模型 图理论 基本构成 数值矩阵 组构关系 渗流分布 渗透空间 各向异性机制
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岩石裂纹水力劈裂分析与临界水压计算 被引量：60
5
作者 李宗利 张宏朝 +1 位作者 任青文 王亚红 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第8期1216-1220,共5页
水力劈裂是深埋隧洞施工涌水或高压隧洞洞周岩体开裂渗漏的重要因素之一,对其破坏机理研究是岩土工程界的热点课题。根据裂纹面的应力状态,从断裂力学角度将岩体的裂纹扩展分为拉剪复合断裂及压剪复合断裂。应用工程近似裂纹失稳准则,... 水力劈裂是深埋隧洞施工涌水或高压隧洞洞周岩体开裂渗漏的重要因素之一,对其破坏机理研究是岩土工程界的热点课题。根据裂纹面的应力状态,从断裂力学角度将岩体的裂纹扩展分为拉剪复合断裂及压剪复合断裂。应用工程近似裂纹失稳准则,分别推导出两种破坏模式的临界水压计算公式,并对其随裂纹方向及地应力侧压系数变化规律进行分析。结果表明,当侧压力系数等于1.0时,临界水压并不随裂纹的方向而变化;在拉剪复合断裂模式下,裂纹与主应力方向平行时最易发生水力劈裂;在压剪复合断裂模式下,当压剪断裂参数与裂纹面间摩擦系数之差大于零时,其规律性与拉剪复合断裂模式基本一致;但当其差值小于零时,裂纹与最大主应力夹角呈45°及135°时最易发生水力劈裂。 展开更多
关键词 岩石裂纹 水力劈裂 断裂模式 临界水压
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裂隙网络岩体三维渗流场与应力场耦合分析 被引量：27
6
作者 仵彦卿 柴军瑞 《西安理工大学学报》 CAS 2000年第1期1-5,共5页
从岩体裂隙网络渗流的特点出发 ,以岩体裂隙网络渗流与岩体应力相互影响、相互作用的耦合机理为基础 ,同时考虑裂隙网络渗流对裂隙壁施加的法向渗透压力和切向拖曳力 ,提出了裂隙网络岩体三维渗流场与应力场耦合分析的数学模型。
关键词 裂隙网络 渗流场 应力场 耦合分析 岩体
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剪应力作用下岩体裂隙渗流特性研究 被引量：51
7
作者 刘才华 陈从新 付少兰 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2003年第10期1651-1655,共5页
通过对规则、均匀、粗糙裂隙的渗流剪切实验,结合裂隙面受剪时的力学机理,研究了岩体裂隙在剪切荷载作用下的渗流特性,并对裂隙剪缩阶段过流能力的变化进行了探讨。实验结果表明,剪切荷载作用下,裂隙在剪动前渗透性随剪应力的增加而降低... 通过对规则、均匀、粗糙裂隙的渗流剪切实验,结合裂隙面受剪时的力学机理,研究了岩体裂隙在剪切荷载作用下的渗流特性,并对裂隙剪缩阶段过流能力的变化进行了探讨。实验结果表明,剪切荷载作用下,裂隙在剪动前渗透性随剪应力的增加而降低,且渗透系数与剪应力有十分明显的线性关系。 展开更多
关键词 渗流力学 岩体裂隙 渗流 剪应力 剪切荷载 水力学
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裂隙岩体网络注浆渗流规律 被引量：45
8
作者 杨米加 贺永年 陈明雄 《水利学报》 EI CSCD 北大核心 2001年第7期41-46,共6页
本文在裂隙结构模拟的基础上 ,建立了裂隙网络非牛顿流体的渗流模型 ,并应用所建立的分析模型进行注浆渗透过程模拟 ,建立了确定注浆参数的一般方法 .在此基础上 ,本文还讨论了裂隙岩体注浆过程中的渗流和应力耦合问题 。
关键词 非牛顿流体 渗流 应力 注浆参数 裂隙岩体
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二维应力作用下岩石单裂隙渗流规律的实验研究 被引量：48
9
作者 刘才华 陈从新 付少兰 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2002年第8期1194-1198,共5页
在对人工充填砂裂隙进行剪切实验的基础上,分析了剪应力和法向有效应力作用下裂隙岩石的渗流特性,并提出了二维应力作用下裂隙岩石渗流模型,即剪应力和法向有效应力耦合作用下的渗流公式。
关键词 二维应力 岩体裂隙 剪应力 法向有效应力 渗流模型 大坝
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三维应力作用下单一裂缝渗流规律的理论与试验研究 被引量：42
10
作者 常宗旭 赵阳升 +1 位作者 胡耀青 杨栋 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第4期620-624,共5页
针对目前国内外在岩石力学学科中争议较大的关于岩体裂缝的渗透系数是否受侧向应力的影响这一焦点问题进行了深入的研究。建立了单一裂缝岩体在三维应力作用下的物理模型和严密的关系方程,推导出渗透系数计算公式,并对该公式进行了大量... 针对目前国内外在岩石力学学科中争议较大的关于岩体裂缝的渗透系数是否受侧向应力的影响这一焦点问题进行了深入的研究。建立了单一裂缝岩体在三维应力作用下的物理模型和严密的关系方程,推导出渗透系数计算公式,并对该公式进行了大量的三轴试验数据的验证。其简化后的仅在法向应力作用下的渗透系数计算公式,与已有的计算公式一致。分析后得出结论:裂缝侧向应力引起的裂缝侧向变形对其裂缝渗流有重要的影响,其影响规律同样是负指数规律。 展开更多
关键词 岩石力学 裂缝 三维应力 渗流 试验
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充填裂隙渗流特性实验研究 被引量：38
11
作者 速宝玉 詹美礼 张祝添 《岩土力学》 EI CSCD 1994年第4期46-52,共7页
本文通过充填裂隙模型实验研究探讨了充填裂隙渗流特性。实验表明，充填裂隙的渗透性主要取决于充填材料的颗粒组成及充填材料在充填后的孔隙率，与充填料的颗粒直径、裂隙宽度之比值有关。在实验研究及总结前人对孔隙介质渗透性研究成... 本文通过充填裂隙模型实验研究探讨了充填裂隙渗流特性。实验表明，充填裂隙的渗透性主要取决于充填材料的颗粒组成及充填材料在充填后的孔隙率，与充填料的颗粒直径、裂隙宽度之比值有关。在实验研究及总结前人对孔隙介质渗透性研究成果的基础上，经理论分析推演得出了充填裂隙渗透性半经验理论公式，并与实验结果进行了对比，论证了半经验理论公式的合理性。 展开更多
关键词 充填裂隙 渗流特性 模型实验 实验研究
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页岩气高效开采的力学问题与挑战 被引量：45
12
作者 柳占立 庄茁 +2 位作者 孟庆国 詹世革 黄克智 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2017年第3期507-516,共10页
页岩气是指赋存于富含有机质泥页岩中以吸附和游离状态为主要存在方式的天然气,中国资源量丰富,地域分布广泛.页岩气开采能缓解我国常规油气产量不足、煤化石燃料引起环境污染等问题,已成为中国绿色能源开发的重要领域.尽管北美页岩气&q... 页岩气是指赋存于富含有机质泥页岩中以吸附和游离状态为主要存在方式的天然气,中国资源量丰富,地域分布广泛.页岩气开采能缓解我国常规油气产量不足、煤化石燃料引起环境污染等问题,已成为中国绿色能源开发的重要领域.尽管北美页岩气"革命"取得了成功,目前也仅有预期产量5%～15%的采收率.与北美地区相比,中国页岩气埋藏深,赋存条件差,自然丰度低,因此,高效开采面临更多的困难和挑战.近年来,围绕国家重大能源战略需求,瞄准技术发展前沿,学术界和工业界联合对页岩气高效开采的关键科学和技术问题展开研究.本文结合近三年四川、重庆地区的页岩气试验区块遇到的新问题,针对中国未来3 500 m以下深部开采的新挑战,如地质沉积、裂缝发育构造不同、上覆压力增加、水平应力场变化等新问题,介绍和总结了目前中国页岩气高效开采面临的力学科学问题,主要包括多重耦合下的安全优质钻完井力学理论和方法、水力压裂体积改造和多尺度缝网形成机制、多尺度渗流力学特性与解吸附机理等."深部页岩气高效开采"的研究面向国家重大能源需求,科学意义重大,工程背景明确,需要工程力学、石油工程、地球物理、化学工程和环境工程等多学科专家合作,开展理论研究、物理模拟、数值模拟及现场试验等综合应用基础研究,取得高效开采页岩油气理论与技术的突破.学科交叉是研究页岩气高效开采问题、突破技术瓶颈的桥梁,只有力学与石油工程、地球科学等学科实现深度交叉融合,才能更加有效地推动页岩油气等非常规油气资源的开发. 展开更多
关键词 页岩气 工程地质力学 钻井完井理论 水力压裂 多尺度渗流
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脆性岩石损伤断裂机理分析与试验研究 被引量：30
13
作者 朱珍德 徐卫亚 张爱军 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2003年第9期1411-1416,共6页
为了探讨渗透水压力对脆性岩石损伤劣化的影响,及脆性岩石变形过程中渗透特性的变化规律,分别取三峡船闸高边坡花岗岩和山西万家寨水电站灰岩进行不同应力状态的全应力-应变过程渗透性对比试验,然后将其岩石破坏断裂断口进行微观扫描电... 为了探讨渗透水压力对脆性岩石损伤劣化的影响,及脆性岩石变形过程中渗透特性的变化规律,分别取三峡船闸高边坡花岗岩和山西万家寨水电站灰岩进行不同应力状态的全应力-应变过程渗透性对比试验,然后将其岩石破坏断裂断口进行微观扫描电镜试验。试验结果反映出脆性岩石破坏前后渗透特性具有明显差异,从而也表明渗透水压力对岩石裂隙张开度与扩展变形起到一定程度的加剧作用。通过不同层次的试验研究与理论分析,给出了渗透水压作用下岩石破裂产生的微观破坏力学机制,为进一步分析暴雨入渗状态下水压急剧上升与聚降对裂隙岩体高边坡失稳的机理提供了可靠的试验依据。 展开更多
关键词 断裂力学 试验 破坏机制 损伤 脆性岩石 渗透水压
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三维离散裂隙网络渗流模型与实验模拟 被引量：22
14
作者 王恩志 孙役 +1 位作者 黄远智 王慧明 《水利学报》 EI CSCD 北大核心 2002年第5期37-40,共4页
本文根据天然裂隙系统发育规律及其渗透机制 ,将复杂的裂隙系统划分成带状断层、面状裂缝和管状孔洞三大类型 ,在忽略岩块渗透性的前提下 ,建立了由管状线单元、缝状面单元和带状体单元组合而成的三维裂隙网络渗流数值模型 ,为检验模型... 本文根据天然裂隙系统发育规律及其渗透机制 ,将复杂的裂隙系统划分成带状断层、面状裂缝和管状孔洞三大类型 ,在忽略岩块渗透性的前提下 ,建立了由管状线单元、缝状面单元和带状体单元组合而成的三维裂隙网络渗流数值模型 ,为检验模型的合理性 ,在室内利用混凝土试块制成的离散体来模拟三维裂隙网络结构 ,设定不同的边界水位和降雨入渗对裂隙中渗流进行了实验 ,利用数值模型对实验结果进行了模拟 ,初步验证模型是合理而可靠的 . 展开更多
关键词 裂隙网络 渗流 实验 数值模拟
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劈裂注浆法在运营铁路软土地基处理中的应用 被引量：28
15
作者 王哲 龚晓南 +1 位作者 程永辉 张玉国 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第9期1619-1623,共5页
详细介绍了运营中的黑龙江滨绥铁路运用劈裂注浆法进行软土地基处理的设计方法和施工工艺,探讨了劈裂注浆容许注浆压力的设计计算方法,根据运营铁路的地理条件和地质性质设计了快速凝结的水泥浆水玻璃的一组配合比,并设计了3 个不同角... 详细介绍了运营中的黑龙江滨绥铁路运用劈裂注浆法进行软土地基处理的设计方法和施工工艺,探讨了劈裂注浆容许注浆压力的设计计算方法,根据运营铁路的地理条件和地质性质设计了快速凝结的水泥浆水玻璃的一组配合比,并设计了3 个不同角度采取不同的压力分段注浆,实现了防渗与地基加固的双重目的。此方法占地少、不影响运营,地基固结速度快,地基处理效果好。 展开更多
关键词 土力学 劈裂注浆 浆液配合比 软土地基 防渗 加固
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矿井底板突水的水力劈裂研究 被引量：26
16
作者 谢兴华 速宝玉 +1 位作者 高延法 段祥宝 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第6期987-993,共7页
矿井承压水上采煤底板突水问题是一个困难的问题。困难之处就在于影响因素太多,而且由于矿井条件的不同,难以找到统一的处理模式。从水力劈裂的机理入手,通过分析工作面推进过程中采场及采空区底板力学条件变化导致的渗透性改变,来推断... 矿井承压水上采煤底板突水问题是一个困难的问题。困难之处就在于影响因素太多,而且由于矿井条件的不同,难以找到统一的处理模式。从水力劈裂的机理入手,通过分析工作面推进过程中采场及采空区底板力学条件变化导致的渗透性改变,来推断底板突水的危险程度。在分析过程中,引入了损伤的概念。损伤被用来描述采场底板的破坏程度(结构演变情况),底板岩体的破坏直接导致底板渗透性的改变;渗透性的改变为承压水提供了通路,增加了底板突水的可能性。针对正交各向异性岩体建立了渗透系数与损伤变量的函数关系,以此描述底板破坏对渗透性的影响。针对具体的算例,得到了矿井底板突水的危险位置。 展开更多
关键词 采矿工程 水力劈裂 矿井底板突水 数值方法 损伤 渗流应力耦合
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模拟水压致裂的二维FDEM-flow方法 被引量：30
17
作者 严成增 郑宏 +1 位作者 孙冠华 葛修润 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第A01期67-75,共9页
水压致裂在非常规天然气开采中被广为采用,对该问题的研究具有重要意义。基于FEM/DEM耦合分析方法,提出解决FEM/DEM方法中流–固耦合问题的理论框架,称之为FDEM-flow方法,并结合贯通节理裂隙网络形成的递归搜索算法,为在二维情形下考虑... 水压致裂在非常规天然气开采中被广为采用,对该问题的研究具有重要意义。基于FEM/DEM耦合分析方法,提出解决FEM/DEM方法中流–固耦合问题的理论框架,称之为FDEM-flow方法,并结合贯通节理裂隙网络形成的递归搜索算法,为在二维情形下考虑流–固耦合驱动下的岩体破裂问题提供完整的解决方案,并给出实现流–固耦合的整个计算流程。通过2个含有解析解的裂隙渗流算例,验证本文提出方法求解纯裂隙渗流问题的正确性。最后,通过一个流体驱动下的岩体破裂算例,展现提出的方法在模拟流–固耦合驱动下的岩体破裂问题的巨大潜力,为模拟页岩气开采中的水压致裂问题提供了新途径。 展开更多
关键词 岩石力学 FEM/DEM FDEM-flow 流–固耦合 岩体破裂 裂隙渗流 水力压裂
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渗流-应力-化学耦合作用下岩石裂隙渗透特性试验研究 被引量：29
18
作者 盛金昌 李凤滨 +3 位作者 姚德生 黄青富 宋会彬 詹美礼 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第5期1016-1025,共10页
为研究渗流-应力-化学耦合作用下岩石裂隙渗透特性变化规律,设计3组试验工况,在改变渗透压以及化学溶液的条件下,分别测定每种工况下的渗出水流量、渗出水离子浓度值以及渗出水pH值变化情况,进而得出裂隙渗透特性变化情况。通过处理试... 为研究渗流-应力-化学耦合作用下岩石裂隙渗透特性变化规律,设计3组试验工况,在改变渗透压以及化学溶液的条件下,分别测定每种工况下的渗出水流量、渗出水离子浓度值以及渗出水pH值变化情况,进而得出裂隙渗透特性变化情况。通过处理试验数据,总结分析各因素对裂隙渗透特性的影响,并建立裂隙开度变化率与渗出水中钙离子浓度值之间的关系式。试验结果表明,渗出水流量、裂隙开度总体趋势是随着时间逐渐减小的,最终趋于稳定状态;增大渗透压,稳定状态会被打破,裂隙的流量和开度都会增大,但最终趋于另一个稳定状态;化学溶液对岩体裂隙的侵蚀性大,对岩体渗透性的影响更明显。通过分析和提炼渗出水流量、裂隙开度、渗出水的离子浓度值以及渗出水的pH值等随时间变化的数据,及它们之间的内部关系,在理论上描述岩体裂隙在渗流-应力-化学耦合作用下的渗透特性,进一步揭示渗流-应力-化学耦合作用机制。 展开更多
关键词 岩石力学 渗流-应力-化学耦合 岩体裂隙 渗透特性 耦合试验
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充填砂裂隙在剪切位移作用下渗流规律的实验研究 被引量：23
19
作者 刘才华 陈从新 付少兰 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2002年第10期1457-1461,共5页
对充填砂裂隙进行控制位移的剪切渗流实验,结合充填砂的物性,揭示了岩体裂隙发生剪切位移时的渗流规律,并对剪切位移与隙宽、剪切位移与流量、隙宽与流量的关系进行了探讨,提出了砂粒的微小扰动与孔隙比(隙宽)的增加是影响裂隙流量的主... 对充填砂裂隙进行控制位移的剪切渗流实验,结合充填砂的物性,揭示了岩体裂隙发生剪切位移时的渗流规律,并对剪切位移与隙宽、剪切位移与流量、隙宽与流量的关系进行了探讨,提出了砂粒的微小扰动与孔隙比(隙宽)的增加是影响裂隙流量的主要因素。 展开更多
关键词 充填砂裂隙 剪切位移 渗流 实验 裂隙流量
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缝洞型碳酸盐岩储层产能方程及其影响因素分析 被引量：27
20
作者 高树生 刘华勋 +2 位作者 任东 胡志明 叶礼友 《天然气工业》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第9期48-54,共7页
缝洞型碳酸盐岩气藏储层基质孔隙度、渗透率低,孔洞缝发育,非均质性严重,渗流规律复杂,气体流态特征及其关键影响因素是建立合理有效的缝洞型碳酸盐岩气藏气体渗流模型的重要基础。为此,开展了基岩孔隙型、裂缝型、溶蚀孔洞型3种不同储... 缝洞型碳酸盐岩气藏储层基质孔隙度、渗透率低,孔洞缝发育,非均质性严重,渗流规律复杂,气体流态特征及其关键影响因素是建立合理有效的缝洞型碳酸盐岩气藏气体渗流模型的重要基础。为此,开展了基岩孔隙型、裂缝型、溶蚀孔洞型3种不同储层特征岩样的渗流特征与应力敏感物理模拟实验,得到了不同储层特征岩样对应的流态特征与应力敏感特征;通过研究其影响程度,获取了碳酸盐岩储层应力敏感模型和高速非达西渗流系数模型,最终建立起了考虑应力敏感与高速非达西系数的二项式气体渗流模型和产能方程。数值计算结果表明:①碳酸盐岩气藏产能计算时孔隙型储层若只考虑应力敏感,由此引起的产能损失幅度在30%左右;②溶蚀孔洞型储层若只考虑高速非达西效应,由此引起的产能损失幅度在20%左右;③裂缝型储层需要综合考虑应力敏感和高速非达西效应,两者共同作用导致的产能损失在40%左右。上述规律性认识对生产实践具有重要的指导意义。 展开更多
关键词 碳酸盐岩 孔隙型 裂缝型 溶蚀孔洞型 储集层 渗流 生产能力 应力敏感 高速非达西系数
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