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页岩储集层水力裂缝网络扩展规模评价方法 被引量：85
1
作者 侯冰 陈勉 +2 位作者 李志猛 王永辉 刁策 《石油勘探与开发》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2014年第6期763-768,共6页
基于裂缝性页岩水力压裂模拟实验,分析了页岩水力裂缝扩展规律,提出了裂缝扩展规模评价方法,并研究了地质及工程因素对裂缝扩展的影响。利用"裂缝沟通面积"作为水力压裂效果的评价指标,结合压裂模拟实验结果分析后发现:页岩... 基于裂缝性页岩水力压裂模拟实验,分析了页岩水力裂缝扩展规律,提出了裂缝扩展规模评价方法,并研究了地质及工程因素对裂缝扩展的影响。利用"裂缝沟通面积"作为水力压裂效果的评价指标,结合压裂模拟实验结果分析后发现:页岩水力压裂可产生复杂裂缝网络;脆性页岩地层地应力差越小、水力裂缝与层理面距离越短,裂缝沟通面积越大,水力裂缝遇到天然裂缝后越易发生滑移转向,压裂后裂缝形态越复杂;最大水平主应力方向与页岩的层理面方向正交或呈大角度、与开度较好的天然裂缝间的逼近角接近90°时,更易形成裂缝网络;脆性矿物含量高的页岩造缝能力更好;压裂液黏度较低、排量较大时,裂缝沟通面积较大,变排量压裂会增强水力裂缝沟通天然裂缝或层理的作用,开启更多的天然裂缝网络。 展开更多
关键词 页岩 水力压裂 裂缝扩展 裂缝网络 裂缝沟通面积 岩石力学 储集层改造
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页岩水力压裂裂缝形态的试验研究 被引量：81
2
作者 衡帅 杨春和 +3 位作者 曾义金 郭印同 王磊 侯振坤 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第7期1243-1251,共9页
为深入认识页岩储层水力裂缝延伸规律及其空间形态,采用真三轴岩土工程模型试验机、压裂泵压伺服控制系统、Disp声发射定位系统和工业CT扫描技术,建立了一套室内页岩水力压裂大型物理模拟试验方法,并通过试验后页岩试样水力裂缝的延伸... 为深入认识页岩储层水力裂缝延伸规律及其空间形态,采用真三轴岩土工程模型试验机、压裂泵压伺服控制系统、Disp声发射定位系统和工业CT扫描技术,建立了一套室内页岩水力压裂大型物理模拟试验方法,并通过试验后页岩试样水力裂缝的延伸与空间展布规律,初步探讨了页岩水力压裂网状裂缝的形成机理。结果表明:裂缝延伸时泵压曲线典型的锯齿状波动与裂缝网络的形成密切相关,是页岩体积压裂的一个明显特征。页岩层理面的发育程度、泵压大小和地应力状态对裂缝形态有显著影响,水力裂缝在层理面内的分叉、转向进而沟通天然裂缝是形成裂缝网络的关键,而层理面过弱或过强都不利于网状裂缝的形成;对层理面胶结强度适中的地层,地应力对裂缝的延伸有较大影响;在低排量且维持较低泵压时,裂缝易于转向,且更易形成网状裂缝,而达到体积压裂。建立的页岩水力压裂物理模拟试验方法及试验结果可为页岩气压裂优化设计等提供技术支持。 展开更多
关键词 页岩 水力压裂 裂缝形态 CT扫描 网状裂缝 裂缝延伸
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页岩水力压裂的关键力学问题 被引量：26
3
作者 柳占立 王涛 +3 位作者 高岳 曾庆磊 庄茁 黄克智 《固体力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2016年第1期34-49,共16页
页岩气是指以吸附和游离时而还有流体相的形态状态赋存于泥页岩中的非常规天然气．页岩气开采成为我国绿色能源开发的新领域．尽管北美页岩气革命取得了成功，但目前仍仅有预期产量5～15％的油气采收率，问题出在什么地方？水力压裂被... 页岩气是指以吸附和游离时而还有流体相的形态状态赋存于泥页岩中的非常规天然气．页岩气开采成为我国绿色能源开发的新领域．尽管北美页岩气革命取得了成功，但目前仍仅有预期产量5～15％的油气采收率，问题出在什么地方？水力压裂被认为是提高采收率的关键一环，但水力压裂过程中复杂缝网的形成和力学控制机理尚不清楚，这给力学家提出了巨大的挑战和机遇．结合本课题组近期研究成果，论文从理论、哿确实验三个方面对页岩水力压裂中的关键基础力学问题进行介绍和总结．主要内容包括发展页岩人工裂缝扩展的大型物理模型实验，建立页岩本构模型和断裂力学理论，发展耦合断裂力学和流体力学的裂缝网扩展数值模拟方法．页岩水力压裂研究对发展断裂力学的实验技术、理论模型和数值模拟方法起到推动作用，对提高我国页岩气高效开采技术具有重要意义． 展开更多
关键词 水力压裂 裂缝网络 大物模实验 断裂力学 数值模拟
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从工程技术角度浅析页岩气的开采 被引量：26
4
作者 李文阳 邹洪岚 +1 位作者 吴纯忠 王永辉 《石油学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第6期1218-1224,共7页
从工程技术角度提出了页岩气有效开采的工程关键主要在于深入理解压裂机理、储层可压性评价、低成本实现大的压裂裂缝体积和"工厂化"作业实施等。剖析了页岩气的压裂改造机理,提出了低、中、高渗透储层和致密储层的压裂改造... 从工程技术角度提出了页岩气有效开采的工程关键主要在于深入理解压裂机理、储层可压性评价、低成本实现大的压裂裂缝体积和"工厂化"作业实施等。剖析了页岩气的压裂改造机理,提出了低、中、高渗透储层和致密储层的压裂改造分类新方法及其主要实现策略。提出储层可压性是页岩气"甜点"选择过程中的重要因素之一,主要内容是评价裂缝和层理、页岩脆性、水平应力差。实现低成本、但产生足够大而有效的压裂裂缝体积是页岩气有效产出的关键,提出了低成本裂缝优化设计的基本思路。阐述了"工厂化"作业的主要做法,从地质条件、工程技术现状、地面和水资源方面分析了中国"工厂化"作业施工与北美地区的主要差距,提出了实施要点。 展开更多
关键词 页岩气 水力压裂 缝网压裂 工厂化作业 可压性
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我国煤层气储层压裂现状及其展望 被引量：25
5
作者 韩金轩 杨兆中 +1 位作者 李小刚 路艳军 《重庆科技学院学报（自然科学版）》 CAS 2012年第3期53-55,共3页
煤层气储层具有多裂缝、低压力和低渗透的特点,在压裂过程中容易造成压裂液的滤失,形成短而宽的压裂缝,使压裂效果不理想。对我国煤层气储层压裂存在的难点进行定性分析,提出相应对策。同时,介绍现有的国内外煤层气储层在压裂过程中使... 煤层气储层具有多裂缝、低压力和低渗透的特点,在压裂过程中容易造成压裂液的滤失,形成短而宽的压裂缝,使压裂效果不理想。对我国煤层气储层压裂存在的难点进行定性分析,提出相应对策。同时,介绍现有的国内外煤层气储层在压裂过程中使用的压裂液、支撑剂和压裂工艺。 展开更多
关键词 煤层气 水力压裂 压裂难点 压裂工艺 缝网压裂
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沁水煤层气田郑庄区块二次压裂增产技术研究 被引量：23
6
作者 张建国 刘忠 +1 位作者 姚红星 张聪 《煤炭科学技术》 CAS 北大核心 2016年第5期59-63,共5页
郑庄区块投入开发后存在部分低产井,主因是首次压裂工艺技术不适应低渗透、复杂高阶煤储层特性所致,为了提高该区块开发效果,研究了与该区块煤储层特性相适应的二次压裂增产技术。通过开展煤储层特性判别、二次压裂增产机理研究、改变... 郑庄区块投入开发后存在部分低产井,主因是首次压裂工艺技术不适应低渗透、复杂高阶煤储层特性所致,为了提高该区块开发效果,研究了与该区块煤储层特性相适应的二次压裂增产技术。通过开展煤储层特性判别、二次压裂增产机理研究、改变压裂施工思路等工作,建立了适应不同煤储层特性的4种增产技术,并进行了80口井的现场应用。应用结果表明:低渗透煤层、构造软煤、大裂隙煤层实施二次压裂增产技术后,形成了新的人工裂缝或人工缝网,煤储层渗透率得到改善,能够提高低产井产气量,单井平均日增气650 m^3/d以上,该技术解决了郑庄区块低产井问题,对同类型煤层气田提高开发效果提供了参考。 展开更多
关键词 煤层气 郑庄区块 低渗透 煤储层特性 二次压裂 人工缝网
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页岩层理对压裂裂缝垂向扩展机制研究 被引量：23
7
作者 王永辉 刘玉章 +3 位作者 丁云宏 杨立峰 张亚坤 谭鹏 《钻采工艺》 北大核心 2017年第5期39-42,共4页
文章采用页岩露头开展了大型三维压裂裂缝物理模拟研究,考察了围压、排量、压裂液黏度等参数对水力裂缝垂向扩展的影响,综合分析了水力裂缝尖端应力场和远场应力作用在层理面上的应力场,建立了判断水力裂缝是否穿透层理面的穿透准则。... 文章采用页岩露头开展了大型三维压裂裂缝物理模拟研究,考察了围压、排量、压裂液黏度等参数对水力裂缝垂向扩展的影响,综合分析了水力裂缝尖端应力场和远场应力作用在层理面上的应力场,建立了判断水力裂缝是否穿透层理面的穿透准则。研究表明,不同于常规砂岩储层,层状页岩压后裂缝形态复杂,水力裂缝极易沟通层理形成纺锤状裂缝网络;地应力状态是影响水力裂缝是否穿透层理的最关键因素,水平地应力差值存在一个临界值,小于该临界值不能穿透层理面;提高压裂液黏度及排量能够增加水力裂缝穿透层理面的几率,黏度过高会降低裂缝沟通体积。基于文章研究结果,取得了规律性认识,为水平井眼轨迹的部署、压裂层段的选择、压裂优化设计和压裂现场质量控制等提供了重要依据。 展开更多
关键词 页岩 层理 压裂裂缝 垂向扩展 裂缝网络 力学机理 地应力 真三轴试验
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不同尺度岩体结构面对页岩气储层水力压裂裂缝扩展的影响 被引量：20
8
作者 赵海军 马凤山 +2 位作者 刘港 郭捷 冯雪磊 《工程地质学报》 CSCD 北大核心 2016年第5期992-1007,共16页
储层岩体中的天然结构面对水力压裂缝网改造具有重要的影响。本文采用真实破裂过程分析软件RFPA2D-Flow,在考虑岩体非均质性和岩体渗流-应力-损伤破裂特性的基础上,对不同尺度天然结构面影响的水力压裂裂缝扩展与演化行为进行了模拟分... 储层岩体中的天然结构面对水力压裂缝网改造具有重要的影响。本文采用真实破裂过程分析软件RFPA2D-Flow,在考虑岩体非均质性和岩体渗流-应力-损伤破裂特性的基础上,对不同尺度天然结构面影响的水力压裂裂缝扩展与演化行为进行了模拟分析和讨论,研究结果表明:(1)当水力裂缝遇天然非闭合裂隙时,在水力裂缝靠近非闭合裂隙区间形成拉张应力区,水力裂缝与区间非闭合裂隙间微元体累进性张拉破坏是导致水力裂缝与非闭合裂隙贯通的主要机制;(2)层理等优势结构对水力压裂裂缝扩展及缝网形态影响十分显著,当最大主应力方向与层理面走向小角度相交时,层理结构面对水力裂隙的扩展起主要作用,当最大主应力方向与层理面走向大角度相交时,最大主压应力与层理面共同对缝网扩展起主导作用,随着优势结构面的增多和差应力的增大,水力压裂形成的缝网范围和复杂性程度随之增大;(3)储层水力压裂是一种局部范围内的短暂动力扰动过程,尽管断层的存在可以极大地影响水力裂缝的扩展模式,增大水力裂隙扩展高度,但相比于储层埋深,水力压裂对断层封闭性的破坏范围和断层活动性的扰动程度十分有限。 展开更多
关键词 页岩气 水力压裂 结构面 断层 裂缝网络
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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 被引量：19
9
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
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基于混合方法的二维水力压裂数值模拟 被引量：19
10
作者 王理想 唐德泓 +2 位作者 李世海 王杰 冯春 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2015年第6期973-983,共11页
水力压裂在页岩气开采中被广泛使用,采用数值方法研究压裂机理具有重要意义.基于连续-非连续单元法(CDEM)和中心型有限体积法(FVM),提出解决水力压裂流固耦合问题的二维混合数值计算模型.该混合模型中,使用CDEM求解应力场和裂缝扩展过程... 水力压裂在页岩气开采中被广泛使用,采用数值方法研究压裂机理具有重要意义.基于连续-非连续单元法(CDEM)和中心型有限体积法(FVM),提出解决水力压裂流固耦合问题的二维混合数值计算模型.该混合模型中,使用CDEM求解应力场和裂缝扩展过程,使用FVM求解裂隙渗流场.应力场、裂缝扩展和渗流场均使用显式迭代求解,并通过相互之间数据交换实现流固耦合.通过与KGD理论模型进行对比,验证数值模型的正确性.通过与颗粒离散元数值结果进行对比,验证数值模型的有效性.通过计算复杂缝网压裂模型,研究水力压裂机理,并说明该数值模型在水力压裂模拟中具有很好的前景. 展开更多
关键词 水力压裂 数值模拟 连续-非连续单元法 有限体积法 页岩气开采 复杂裂缝网络
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致密砂岩储层压裂有限离散元分析 被引量：17
11
作者 薄江伟 罗明良 +2 位作者 温庆志 房堃 徐胜强 《特种油气藏》 CAS CSCD 北大核心 2019年第1期152-157,共6页
利用传统数值模拟方法评价致密砂岩储层压裂效果时,存在裂缝不能交叉的问题。有限离散元(FDEM)法结合了有限元和离散元的优点,能够将有限元建立的连续性材料模型转变为离散元的非连续性材料模型,可模拟储层岩石的变形、破裂和裂缝的萌... 利用传统数值模拟方法评价致密砂岩储层压裂效果时,存在裂缝不能交叉的问题。有限离散元(FDEM)法结合了有限元和离散元的优点,能够将有限元建立的连续性材料模型转变为离散元的非连续性材料模型,可模拟储层岩石的变形、破裂和裂缝的萌生及扩展,可解决该问题。基于某致密油气藏的地质资料,运用有限离散元方法研究水平地应力差和压裂液黏度对水力压裂裂缝形态的影响。结果表明:水平地应力差为0～8 MPa时,随地应力差的增大,缝长呈现先增大后减小的趋势,平均缝宽会不断增大;压裂液黏度为40～120 mPa·s时,缝长会随黏度的增大先增大后减小,平均缝宽则会先减小后增大。通过真三轴水力压裂物理模拟实验对数值模型进行了验证,数值计算结果与实验结果吻合良好,证明了该模型的适用性。该研究成果可为致密油气藏开发提供技术指导。 展开更多
关键词 水力压裂 裂缝形态 有限离散元 裂缝网络结构 致密砂岩储层
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考虑压裂液渗吸换油效应的压裂焖井压降模型 被引量：16
12
作者 王飞 阮颖琪 +1 位作者 陈巧韵 张士诚 《石油勘探与开发》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2021年第6期1250-1257,共8页
针对页岩油压裂井普遍采用焖井投产的压后生产管理制度,提出一套井筒-裂缝网络-基质油水两相流动耦合的焖井压降模型。模型考虑了压裂停泵后的井筒续流、缝网窜流、基质渗吸换油效应,模拟获得的压降导数双对数曲线呈现出“W”型的形态特... 针对页岩油压裂井普遍采用焖井投产的压后生产管理制度,提出一套井筒-裂缝网络-基质油水两相流动耦合的焖井压降模型。模型考虑了压裂停泵后的井筒续流、缝网窜流、基质渗吸换油效应,模拟获得的压降导数双对数曲线呈现出“W”型的形态特征,反映了井筒-裂缝网络-基质间的油水置换规律,并按照焖井时间顺序被划分为8个主控阶段。研究表明:焖井压降初期井筒续流占主导;焖井压降早期受裂缝系统窜流和滤失控制,裂缝持续闭合;焖井压降中期为基质渗吸换油控制阶段,压裂液滤失与基质换油逐渐平衡;焖井压降晚期为油藏边界控制阶段,压裂液滤失速度与换油速度同步下降直至为零。选取新疆吉木萨尔页岩油储集层5口典型井开展焖井压降数据拟合,反演出主裂缝半长、导流能力和次级裂缝密度等缝网参数,并计算出基质渗吸量和裂缝换油量,为综合评价页岩油水平井压裂改造效果、认识压后储集层油水置换规律提供了理论依据。 展开更多
关键词 页岩油 水力压裂 焖井 压降 渗吸换油 裂缝网络
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天然裂缝群与地应力差作用下水力裂缝扩展试验 被引量：14
13
作者 张广清 周大伟 +2 位作者 窦金明 聂元训 董昊然 《中国石油大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第5期157-162,共6页
通过室内真三轴水力压裂试验,研究裂缝性储层中天然裂缝群与地应力差的组合作用对水力裂缝扩展的影响。采用内含大量随机天然裂缝的300mm×300mm×600mm人工试件模拟裂缝性储层,改变地应力差、天然裂缝尺度以及压裂液排量与黏... 通过室内真三轴水力压裂试验,研究裂缝性储层中天然裂缝群与地应力差的组合作用对水力裂缝扩展的影响。采用内含大量随机天然裂缝的300mm×300mm×600mm人工试件模拟裂缝性储层,改变地应力差、天然裂缝尺度以及压裂液排量与黏度条件,分析水力裂缝形态与地应力差、天然裂缝尺度的关系。根据水力裂缝复杂程度将其分为体积裂缝、分支裂缝和单一裂缝3类。结果表明:天然裂缝尺度越大、地应力差越小,水力裂缝形态越复杂;对含天然裂缝群的储层,当地应力差大于8MPa时,压裂不会产生体积裂缝;当地应力差大于14MPa时,天然裂缝群对水力裂缝形态不会产生影响,形成单一裂缝;水力裂缝的非稳态扩展易受到天然裂缝群的影响,从而有利于产生缝网结构。 展开更多
关键词 天然裂缝体 水力裂缝形态 相互干扰 缝网结构
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页岩气水平井缝网压裂施工压力曲线的诊断识别方法 被引量：13
14
作者 赵金洲 付永强 +5 位作者 王振华 宋毅 任岚 林然 胡东风 周小金 《天然气工业》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第2期11-19,共9页
受储层非均质性、天然裂缝发育和层理等的影响,页岩气水平井压裂时施工压力曲线形态复杂,所蕴含的大量信息难以被充分挖掘。为了准确表征水力压裂裂缝参数进而评价压裂效果,基于页岩气缝网压裂理论,采用套压、泵注排量、支撑剂浓度等实... 受储层非均质性、天然裂缝发育和层理等的影响,页岩气水平井压裂时施工压力曲线形态复杂,所蕴含的大量信息难以被充分挖掘。为了准确表征水力压裂裂缝参数进而评价压裂效果,基于页岩气缝网压裂理论,采用套压、泵注排量、支撑剂浓度等实时数据,建立井底净压力折算模型,构建净压力斜率和净压力指数两个关键表征参数,动态划分净压力曲线阶段,用以描述压裂过程中不同裂缝延伸行为所对应的力学条件,识别出缝网延伸、裂缝延伸受阻、裂缝延伸正常、裂缝沿层理延伸、裂缝沿缝高延伸、液体快速滤失等6种裂缝延伸模式,综合形成了页岩气水平井缝网压裂施工压力曲线诊断识别方法。研究结果表明:①所形成的方法摒弃了常规储层压裂施工曲线诊断识别方法的不足,提出了缝网复杂指数这一新概念;②缝网复杂指数越大,代表缝网延伸和层理延伸的时间越长,储层改造效果越好;③以四川盆地东南缘地区页岩气井为研究对象开展应用,单井平均缝网复杂指数为0.3,与该区微地震监测结果吻合度较高,证实所形成的方法具有较高的可靠性。结论认为,该模型方法有助于提升页岩气储层压裂改造潜力和水平,对于完善页岩气储层缝网压裂压后评价技术、指导现场压裂施工实时动态调整具有重要的意义。 展开更多
关键词 页岩气 水力压裂 施工压力曲线 诊断识别 缝网复杂指数 压裂效果评价 四川盆地东南缘
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裂缝性储层中水力裂缝扩展规律的试验研究 被引量：13
15
作者 马耕 张帆 +1 位作者 刘晓 冯丹 《采矿与安全工程学报》 EI CSCD 北大核心 2017年第5期993-999,共7页
为探究煤储层中天然裂缝对形成裂缝网络的影响机理,以人工预置裂缝的相似材料试件为研究对象,采用室内试验系统进行了水力压裂物理模拟试验,并通过三维扫描系统对破裂面信息进行处理。结果表明:煤储层中天然裂缝的存在导致起裂压力降低... 为探究煤储层中天然裂缝对形成裂缝网络的影响机理,以人工预置裂缝的相似材料试件为研究对象,采用室内试验系统进行了水力压裂物理模拟试验,并通过三维扫描系统对破裂面信息进行处理。结果表明:煤储层中天然裂缝的存在导致起裂压力降低,泵注压力产生二次峰值;不同的天然裂缝形态对水力裂缝的延伸路径影响也不同,平行于最大主应力方向的天然裂缝影响尤为明显;压裂过程中主裂缝遇到天然裂缝后,水力裂缝的延伸路径发生变化,主裂缝与天然裂缝发生贯通、扩展延伸,形成裂缝网络系统,为煤层气提供了快捷的运移通道。 展开更多
关键词 煤层气 水力压裂 天然裂缝 裂缝网络 三维扫描
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页岩储层裂缝网络延伸模型及其应用 被引量：12
16
作者 时贤 程远方 +3 位作者 蒋恕 李友志 孙元伟 王欣 《石油学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第6期1130-1137,共8页
页岩压裂后水力裂缝与天然裂缝交织形成的复杂裂缝网络无法应用传统基于对称双翼裂缝的压裂模型进行几何参数模拟。借鉴双重介质油藏理论,将页岩改造体积划分为裂缝网格和基质2种介质,假设改造体积为椭球体,提出以主干缝和小尺度次生缝... 页岩压裂后水力裂缝与天然裂缝交织形成的复杂裂缝网络无法应用传统基于对称双翼裂缝的压裂模型进行几何参数模拟。借鉴双重介质油藏理论,将页岩改造体积划分为裂缝网格和基质2种介质,假设改造体积为椭球体,提出以主干缝和小尺度次生缝网络构建整个复杂裂缝网络的几何模型。主干缝几何参数以拟三维压裂模型为基础计算,次生缝参数通过椭圆函数进行计算,并对建立的数学模型进行计算分析。通过对美国Piceance页岩盆地储层改造设计的应用,证明了该模型同现场数据吻合较好。模拟结果发现:弹性模量越大,水平应力差越小;压裂液黏度越低,延伸比越大,则整个储层的改造体积越大;水平应力差对储层改造体积结果的影响最为敏感。天然裂缝分布越低,虽然改造体积较为理想,但由于牺牲了裂缝网络的复杂程度,因此有时并不意味着更好的改造效果。该理论成果可为页岩储层水力压裂设计及产能分析提供有效的技术支持。 展开更多
关键词 页岩气 水力压裂 复杂缝网 数值模拟 数学模型
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裂缝性储层中复杂压裂缝网形成过程的数值模拟 被引量：11
17
作者 张子麟 席一凡 +3 位作者 李明 张潦源 黄波 李连崇 《油气地质与采收率》 CAS CSCD 北大核心 2018年第2期109-114,共6页
水力压裂技术是油气田增产的重要措施。页岩、砂岩等储层常发育不同程度的天然裂缝,在对裂缝性储层进行水力压裂改造过程中,储层中天然裂缝的存在对水力裂缝尤其是压裂缝网的形成及其发育程度具有十分重要的影响。基于有限元原理的岩石... 水力压裂技术是油气田增产的重要措施。页岩、砂岩等储层常发育不同程度的天然裂缝,在对裂缝性储层进行水力压裂改造过程中,储层中天然裂缝的存在对水力裂缝尤其是压裂缝网的形成及其发育程度具有十分重要的影响。基于有限元原理的岩石破裂过程分析系统的数值模拟,通过建立发育天然裂缝的二维平面应变模型,研究在储层水力压裂过程中,水力裂缝及复杂压裂缝网的形成过程,并对其影响因素进行分析,同时引入适合于储层复杂裂缝分形维数测定的统计方法——基于盒数法的网格覆盖法,对数值模拟的压裂效果进行评价。结果表明:天然裂缝的发育程度与压裂改造效果关系密切,水力裂缝遇天然裂缝发生分叉,并沿天然裂缝扩展滑移或直接穿过天然裂缝,形成复杂水力裂缝及复杂压裂缝网;天然裂缝发育密度越大,其迹长越长,水力裂缝的分形维数越大,对裂缝性储层改造效果越好。 展开更多
关键词 水力压裂 天然裂缝 分形 缝网 数值模拟 裂缝性储层
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水力压裂煤裂隙网络表征与造缝性能评估试验研究 被引量：4
18
作者 蒋长宝 付银兰 王光淇 《煤炭科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第6期62-71,共10页
煤裂隙网络的准确表征可以有效评估深部煤层经水力压裂后的压裂效果,为了定量评估煤层经水力压裂后的复杂程度,利用自制的真三轴试验系统进行了煤的水力压裂试验,结合CT扫描,重建了具有拓扑结构的孔裂隙网络,用分形理论和拓扑学定量表... 煤裂隙网络的准确表征可以有效评估深部煤层经水力压裂后的压裂效果,为了定量评估煤层经水力压裂后的复杂程度,利用自制的真三轴试验系统进行了煤的水力压裂试验,结合CT扫描,重建了具有拓扑结构的孔裂隙网络,用分形理论和拓扑学定量表征了断裂网络的复杂程度。探究了在真三轴应力条件下,中间主应力对裂缝网络复杂程度的影响。结果表明:压裂后煤样的二维分形维数变化率K为1.03%~7.10%,三维分形维数的变化率为3.50%~9.18%,经过水力压裂后煤样的二维和三维分形维数均显著增大。基于分形理论和拓扑学的方法能有效表征水力压裂的裂缝结构和造缝能力。压裂后煤样的二维拓扑参数为1.18~1.52,与压裂前后煤样的二维分形维数变化率呈正相关关系,二维分形维数变化率的增加速率随着拓扑参数的增大逐渐减小。重构的内部结构和裂缝分布表明,压裂后的三维分形维数比二维分形维数更具优势,压裂后煤样的三维拓扑参数为1.82~1.93,随着三维分形维数变化率的增加而增大,三维分形维数变化率的增加速率随着拓扑参数的增大而增大。中间主应力对煤层的造缝能力存在积极影响。水力压裂前后的分形维数和拓扑参数都随着中间主应力的增大而增大,即随着中间主应力的增大而增大,产生的裂缝网络更复杂,连通性更好,水力压裂的造缝能力更强。 展开更多
关键词 煤裂隙 水力压裂 裂隙发育 分形理论 拓扑结构 裂隙网络
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胶结型天然裂缝对水力压裂裂缝延伸规律的影响 被引量：6
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作者 程正华 艾池 +3 位作者 张军 严茂森 陶飞宇 白明涛 《新疆石油地质》 CAS CSCD 北大核心 2022年第4期433-439,共7页
为确定致密砂岩储集层中天然裂缝在水力压裂裂缝网络形成中的作用,采用渗流-应力-损伤耦合方法建立数值模型,并运用Monte-Carlo模拟方法,在数值模型中生成裂隙网络模型,研究天然裂缝方向、天然裂缝强度、水平主应力差、压裂液注入速率... 为确定致密砂岩储集层中天然裂缝在水力压裂裂缝网络形成中的作用,采用渗流-应力-损伤耦合方法建立数值模型,并运用Monte-Carlo模拟方法,在数值模型中生成裂隙网络模型,研究天然裂缝方向、天然裂缝强度、水平主应力差、压裂液注入速率以及压裂液黏度对水力压裂裂缝延伸规律的影响。结果表明,天然裂缝与最大水平主应力夹角为30°~60°时,形成的水力压裂裂缝最为复杂。天然裂缝强度增大不利于分支裂缝和转向裂缝的产生,低水平主应力差条件下,天然裂缝展布方向主导水力压裂裂缝的延伸;在高水平主应力差条件下,应力主导裂缝网络的延伸;当水平主应力差为3.0~4.5 MPa时,水力压裂裂缝复杂程度最高,延伸范围最大。增大压裂液注入速率,会促进复杂水力压裂裂缝网络的形成;适当提高压裂液黏度,可以促进裂缝的扩展,但是当黏度过高时,裂缝仅在射孔周围有限范围内形成复杂裂缝网络。 展开更多
关键词 致密砂岩 数值模型 天然裂缝 地应力 压裂液排量 压裂液黏度 水力压裂 裂缝网络
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单一低渗煤层水力压冲增透抽采瓦斯技术 被引量：7
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作者 刘晓 《煤矿安全》 CAS 北大核心 2014年第5期59-62,共4页
井下钻孔水力压裂作为单一低渗煤层增透抽采的有效技术,近年来得到了较广泛应用,但受限于井下空间及设备能力,难以实现大排量及加支撑剂压裂,存在压裂范围有限、裂缝不均一、易闭合等问题。因此提出了水力压冲增透抽采瓦斯技术,即以&qu... 井下钻孔水力压裂作为单一低渗煤层增透抽采的有效技术,近年来得到了较广泛应用,但受限于井下空间及设备能力,难以实现大排量及加支撑剂压裂,存在压裂范围有限、裂缝不均一、易闭合等问题。因此提出了水力压冲增透抽采瓦斯技术,即以"单元压裂缝网增透,单孔出煤卸压增透"为主要思路,在控制单元内"先压",使单元内的裂缝开启、延伸、沟通,初次形成"裂缝",在"裂缝"的基础上"后冲"进一步形成均匀的"缝网"并出煤卸压,这样既避免了单压的不均匀性,又增大了单冲的出煤量,在单元内形成有助于抽采的"立体缝网"。试验表明,单元水力压冲抽采纯量是是常规抽采钻孔的10.6倍,水力压裂的12倍,水力冲孔的2.78倍。 展开更多
关键词 钻孔 瓦斯抽采 水力压裂 卸压 缝网 增透
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