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页岩储层射孔水平井分段压裂的起裂压力 被引量:35
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作者 郭天魁 张士诚 +1 位作者 刘卫来 赖文旭 《天然气工业》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第12期87-93,共7页
目前,页岩储层水力压裂裂缝起裂和扩展机理研究已成为国内外水力压裂研究领域的重要课题,射孔水平井分段压裂技术是其高效开发的主要手段。针对目前部分裂缝起裂压力模型在计算射孔水平井横向裂缝起裂时破裂压力过低、严重偏离实际的问... 目前,页岩储层水力压裂裂缝起裂和扩展机理研究已成为国内外水力压裂研究领域的重要课题,射孔水平井分段压裂技术是其高效开发的主要手段。针对目前部分裂缝起裂压力模型在计算射孔水平井横向裂缝起裂时破裂压力过低、严重偏离实际的问题,基于Hossain模型和Fallahzadeh模型,建立了新的水平井射孔孔道表面的应力分布模型;同时开展了水平井分段压裂的诱导应力分布研究和不同压裂工艺条件下复合地应力的分析;进而针对页岩储层的岩性特征,建立了考虑诱导应力条件下,页岩储层射孔水平井水力压裂在岩石本体起裂、沿天然裂缝剪切破裂和沿天然裂缝张性起裂3种方式下的起裂压力计算模型,提出了页岩储层水力裂缝起裂方式和起裂压力的判别方法。该成果对于页岩储层水力压裂裂缝起裂机理的研究和现场应用具有一定的指导意义。 展开更多
关键词 页岩 储集层 水力压裂 裂缝起裂 射孔 水平井 诱导应力 复合地应力
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斜井套管射孔破裂压力及起裂位置研究 被引量:22
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作者 罗天雨 郭建春 +2 位作者 赵金洲 王嘉淮 潘竞军 《石油学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第1期139-142,共4页
针对以往斜井压裂破裂压力计算中存在的问题,根据套管射孔斜井中钻井井眼与射孔孔眼相交处的应力状态,研究了射孔孔边切应力的计算方法,并分析了存在微环面时的两孔相交处的应力场、破裂压力及起裂方位的计算方法以及环空胶结严密时两... 针对以往斜井压裂破裂压力计算中存在的问题,根据套管射孔斜井中钻井井眼与射孔孔眼相交处的应力状态,研究了射孔孔边切应力的计算方法,并分析了存在微环面时的两孔相交处的应力场、破裂压力及起裂方位的计算方法以及环空胶结严密时两孔相交处破裂压力的计算方法。利用空间几何知识,推导出了裂缝起裂平面与理想平面夹角及用于判断裂缝的转向程度的计算公式,并给出了计算实例。 展开更多
关键词 斜井 压裂 破裂压力 起裂位置 切应力 转向角度 计算方法
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裸眼完井下的大位移井裂缝起裂研究 被引量:14
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作者 周代余 郭建春 +1 位作者 赵金洲 邓燕 《西南石油学院学报》 CSCD 2002年第6期32-35,共4页
随着大位移井数量的增加 ,大位移井压裂逐渐成为油气藏的一种重要增产技术手段。大位移井水力压裂裂缝起裂与直井、普通定向井有显著差别 ,其起裂模式不仅与井眼轨迹 (井斜角、方位角等 )有关 ,而且还与地应力方位密切相关。以往的斜井... 随着大位移井数量的增加 ,大位移井压裂逐渐成为油气藏的一种重要增产技术手段。大位移井水力压裂裂缝起裂与直井、普通定向井有显著差别 ,其起裂模式不仅与井眼轨迹 (井斜角、方位角等 )有关 ,而且还与地应力方位密切相关。以往的斜井裂缝起裂模式已经不能满足大位移井压裂设计的需要。考虑作业条件、压裂液渗滤效应和孔隙压力的影响 ,建立了大位移井井筒周围应力场分布模型 ,提出了裂缝起裂压力和起裂方位预测模型 ,并分析了不同构造应力范围对大位移井压裂裂缝起裂的影响。计算结果表明 ,建立的模型完全适用于大位移井压裂设计的需要。 展开更多
关键词 大位移井 水力压裂 裂缝起裂 裸眼完井 应力场 油气井
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水力射孔参数对油水井压裂影响的数值试验 被引量:12
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作者 黄中伟 李根生 +1 位作者 牛继磊 张津林 《石油机械》 北大核心 2006年第2期1-3,77,共3页
利用RFPA(Rock Fracture Process Analysis)软件,数值计算了不同水力射孔参数及地应力等条件下的孔眼直径、射孔深度、射孔孔眼轴线与最大水平应力夹角、压裂液加载速度、模型尺寸、地层起裂压力以及裂缝二维扩展情况,计算过程中模拟的... 利用RFPA(Rock Fracture Process Analysis)软件,数值计算了不同水力射孔参数及地应力等条件下的孔眼直径、射孔深度、射孔孔眼轴线与最大水平应力夹角、压裂液加载速度、模型尺寸、地层起裂压力以及裂缝二维扩展情况,计算过程中模拟的岩样物性基本保持不变。计算结果发现,增加射孔直径、深度可以显著降低起裂压力;沿最大水平应力方向射孔起裂压力最低;存在一个最优的压裂液加载速度。这些计算结果可为油水井的压裂设计提供参考。 展开更多
关键词 射孔 压裂 起裂压力 应力 数值试验 射孔参数 油水井 压裂液 水力 Process
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基于XSite的钻孔起裂水力裂缝三维扩展研究 被引量:9
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作者 赵凯凯 张镇 +3 位作者 李文洲 王小华 伊康 孙卓越 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第8期1483-1491,I0007,I0008,F0003,共12页
为了认识近井筒水力裂缝三维扩展特征,采用基于离散格点理论和合成岩体方法研发的数值模拟软件XSite,分析了井筒方位和地应力对水力裂缝三维扩展的影响。研究结果表明:裸眼井筒起裂条件下,井筒方位变化导致裂缝三维形态产生差异,但整体... 为了认识近井筒水力裂缝三维扩展特征,采用基于离散格点理论和合成岩体方法研发的数值模拟软件XSite,分析了井筒方位和地应力对水力裂缝三维扩展的影响。研究结果表明:裸眼井筒起裂条件下,井筒方位变化导致裂缝三维形态产生差异,但整体上裂缝趋向沿垂直于最小主应力的平面扩展。中间主应力的增加抑制了垂直于本方向的裂缝扩展,裂缝在中间主应力方向的扩展轨迹变得更加平直。低应力比(最大主应力与最小主应力之比)条件下,井筒上产生多条裂缝分支,趋向于形成空间缝网。随应力比增加,裂缝分支扩展受到抑制,主裂缝趋于沿最大主应力方向扩展。对于预制切槽压裂情况,裂缝沿切槽方向扩展后会逐渐偏转至垂直于最小主应力的平面,裂缝并未产生多条分支。水力裂缝最终扩展方向不受起裂方式的控制,而是由地应力主导。研究结果可为优化水力压裂设计和施工提供参考。 展开更多
关键词 水力压裂 扩展形态 钻孔起裂 地应力 格点法
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基于Beach Marking方法的钢结构疲劳裂纹检测研究 被引量:8
6
作者 傅宇光 童乐为 刘博 《工程力学》 EI CSCD 北大核心 2016年第8期93-100,131,共9页
研究裂纹的形成和扩展规律是钢结构疲劳断裂的一个重要课题。该文讨论了一种十分经济有效的检测钢结构疲劳裂纹萌生与扩展的方法,即Beach Marking方法。首先简要总结了该方法的发展历史和研究现状,并系统归纳了其基本原理和关键问题。同... 研究裂纹的形成和扩展规律是钢结构疲劳断裂的一个重要课题。该文讨论了一种十分经济有效的检测钢结构疲劳裂纹萌生与扩展的方法,即Beach Marking方法。首先简要总结了该方法的发展历史和研究现状,并系统归纳了其基本原理和关键问题。同时,通过焊接H型钢梁的试验案例,探索该方法应用在大尺寸构件上的实际效果,并具体展示该方法的设计步骤和应用过程。试验表明,Beach Marking方法简单实用,关键在于设计合理的疲劳荷载序列;通过分析疲劳断口上留下的疲劳弧线,并结合断裂力学理论,可以获得疲劳裂纹的扩展规律和参数,为钢结构疲劳寿命数值分析提供科学依据。 展开更多
关键词 钢结构 疲劳断口 裂纹萌生与扩展 BEACH Marking方法 应力强度因子
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压缩状态下张开型裂纹起裂扩展规律 被引量:7
7
作者 朱传奇 殷志强 李传明 《辽宁工程技术大学学报(自然科学版)》 CAS 北大核心 2016年第10期1105-1110,共6页
为获得张开型裂纹起裂及扩展规律,对于断裂力学分析不同裂纹倾角和不同裂纹长度时张开型裂纹的起裂特征,运用RFPA数值模拟软件研究含张开裂纹的岩体在单轴压缩试验下的裂纹扩展及破裂特点.研究结果表明:裂纹倾角和长度对张开型裂纹起裂... 为获得张开型裂纹起裂及扩展规律,对于断裂力学分析不同裂纹倾角和不同裂纹长度时张开型裂纹的起裂特征,运用RFPA数值模拟软件研究含张开裂纹的岩体在单轴压缩试验下的裂纹扩展及破裂特点.研究结果表明:裂纹倾角和长度对张开型裂纹起裂及扩展规律的影响显著.裂纹倾角越大、长度越小,翼型裂纹扩展路径越趋于直线,起裂方向与原裂纹方向越接近,裂纹起裂角越小;裂纹起裂应力随裂纹倾角的增大先减小后增大,且与裂纹长度成反比.岩体的峰值强度也与裂纹几何参数密切相关,随裂纹倾角的增大呈现先减后增的变化规律,随裂纹长度的增加整体趋于减小. 展开更多
关键词 压缩状态 张开型裂纹 断裂力学 数值模拟 起裂角 起裂应力
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水力喷射分段压裂裂缝起裂模型研究 被引量:5
8
作者 田守嶒 陈立强 +2 位作者 盛茂 李根生 刘庆岭 《石油钻探技术》 CAS CSCD 北大核心 2015年第5期31-36,共6页
优化设计水力喷射分段压裂施工方案时,需要较为准确地预测不同位置的起裂压力。基于Westergaard理论,建立了考虑裂缝诱导应力场的水力喷射分段压裂起裂模型,分析了受第一条裂缝诱导应力影响的后续裂缝起裂压力,并与现场实际压裂数据进... 优化设计水力喷射分段压裂施工方案时,需要较为准确地预测不同位置的起裂压力。基于Westergaard理论,建立了考虑裂缝诱导应力场的水力喷射分段压裂起裂模型,分析了受第一条裂缝诱导应力影响的后续裂缝起裂压力,并与现场实际压裂数据进行对比;同时,分析了不同裂缝高度、裂缝净压力、原地最小水平主应力和与第一条裂缝的距离对第二条裂缝起裂压力的影响。计算结果显示,模型计算值与压裂试验数据吻合较好。在实际施工参数条件下,裂缝面净压力每增大5 MPa,后续压裂起裂压力增大3 MPa;第一条裂缝高度每增加10m,后续裂缝起裂压力增加2 MPa,诱导应力场影响范围增加30m;与第一条裂缝距离越近,后续裂缝起裂压力越高,最大增幅可达21%;原地最小水平主应力增大,诱导应力场的影响范围并不会增大。研究结果对优化设计水力喷射分段压裂施工方案具有一定的指导作用。 展开更多
关键词 水力喷射压裂 起裂模型 起裂压力 诱导应力
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High-temperature fracture behavior of MnS inclusions based on GTN model 被引量:6
9
作者 Xin-gang Liu Can Wang +1 位作者 Qing-feng Deng Bao-feng Guo 《Journal of Iron and Steel Research International》 SCIE EI CAS CSCD 2019年第9期941-952,共12页
The influence of the MnS plastic inclusion on the accumulation of internal damage was considered, and the Gurson– Tvergaard–Needleman (GTN) model was calibrated based on the finite element inverse method and image a... The influence of the MnS plastic inclusion on the accumulation of internal damage was considered, and the Gurson– Tvergaard–Needleman (GTN) model was calibrated based on the finite element inverse method and image analysis method using ABAQUS and GTN models. The modified GTN damage model was used to simulate the initiation and propagation of cracks in an as-cast 304 stainless steel with MnS inclusions at 900 C. The simulation results agreed well with the experimental results, indicating that the model can be effectively applied to examine the high-temperature fracture behavior of MnS inclusions. The simulation and high-temperature tensile test results revealed that MnS inclusions increased the number of holes initiation and the probability of hole polymerization, reduced the crack propagation resistance, accelerated the occurrence of material fracture behavior, and were closely related to the stress state at high temperatures. When the stress triaxiality was low, the plastic strain in the metal matrix was high, and the MnS plastic inclusions accelerated the polymerization of the pores, making metal fracture failure more likely. On the other hand, when the stress triaxiality was high, the stress state in the metal matrix was biased to the tensile state, the plastic strain in the metal matrix was low, and the influence of MnS plastic inclusions on the fracture behavior was not evident. 展开更多
关键词 MNS inclusion GTN model Tension High-temperature fracture behavior CRACK initiation CRACK propagation stress
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超声磨粒冲击加工去除模型建立与仿真 被引量:5
10
作者 舒晨 李新和 +1 位作者 卜佳南 胡兴佳 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 2015年第9期1360-1364,共5页
运用脆性材料的临界切削深度理论,结合Hertz弹性接触理论和运动学方程对超声波磨粒冲击去除机理进行了理论分析,并采用光滑质点流体动力学(SPH)方法,研究了加工过程中磨粒冲击对脆性材料裂纹形成及扩展的影响。结果表明:光学石英玻璃的... 运用脆性材料的临界切削深度理论,结合Hertz弹性接触理论和运动学方程对超声波磨粒冲击去除机理进行了理论分析,并采用光滑质点流体动力学(SPH)方法,研究了加工过程中磨粒冲击对脆性材料裂纹形成及扩展的影响。结果表明:光学石英玻璃的临界切削深度为0.013μm。采用粒度为W7的磨粒,加工间隙一定,超声工具头端面振幅在约低于23.87μm加工时,可实现在延性模式下研抛出高质量的石英玻璃表面;当振幅高于23.87μm时,可实现在脆性断裂模式下对玻璃表面的高效率研磨。仿真结果表明:脆性材料在磨粒冲击过程中首先表现为弹塑性变形,当达到材料的临界断裂应力时,材料内部开始出现裂纹。 展开更多
关键词 超声磨粒冲击 光学石英玻璃 临界切削深度 光滑质点流体力学(SPH)
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基于声发射的张开型单裂隙岩石裂纹扩展行为特性研究 被引量:1
11
作者 李修磊 谢飞 +2 位作者 陈臣 黄锋 凌天清 《水文地质工程地质》 CAS CSCD 北大核心 2024年第3期90-101,共12页
裂隙形态对岩石力学性能和裂纹扩展行为有重要影响,为此分别针对完整花岗岩试样和不同预制裂隙倾角(0°、15°、30°、45°、60°、75°、90°)的花岗岩试样开展了单轴压缩试验,并同步进行了声发射监测和... 裂隙形态对岩石力学性能和裂纹扩展行为有重要影响,为此分别针对完整花岗岩试样和不同预制裂隙倾角(0°、15°、30°、45°、60°、75°、90°)的花岗岩试样开展了单轴压缩试验,并同步进行了声发射监测和高清摄像记录。试验测试结果表明,随着裂隙倾角的增大,岩石的裂纹起裂角度逐渐减小,岩石的峰值强度、起裂应力和峰值应变均呈逐渐增大趋势,而弹性模量呈现出先增大后减小的变化规律;岩石应力-应变关系曲线的初始压密段和线弹性段对应声发射平静期,荷载超过起裂应力后声发射进入发展期,荷载接近峰值强度时声发射处于高峰期直到岩石完全破坏;裂隙倾角越大,声发射高峰期的持续时间越长,累计振铃计数越多,岩石峰值强度与累计振铃计数之间有良好的线性关系,并量化了裂隙形态对岩石强度损伤影响规律;随着裂隙倾角的增大,岩石的破裂模式由剪切断裂逐渐向张拉断裂过渡。根据岩石轴向应力与累计声发射撞击数之间的关系曲线,并结合岩石起裂应力的计算方法,计算值略大于摄像观测值,二者之间的误差范围介于1.7%~6.9%,表明起裂应力的计算方法是合理的。上述成果对深入研究裂隙岩体的工程性质和破坏模式具有重要参考意义。 展开更多
关键词 裂隙岩石 力学性能 声发射 破裂模式 起裂应力
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深井重复压裂裂缝起裂模型 被引量:4
12
作者 李玉伟 李修辅 +2 位作者 刘佳 赵万春 焦石 《大庆石油学院学报》 CAS 北大核心 2009年第5期64-67,73,共5页
考虑固流热耦合作用,建立深井重复压裂井周围孔隙压力诱导最大主应力和主应力方位角数学模型.基于初次人工裂缝对应力场的影响,建立初次人工裂缝诱导应力场模型,再根据线性叠加原理,得到深井重复压裂井周围应力场分布模型;最终根据断裂... 考虑固流热耦合作用,建立深井重复压裂井周围孔隙压力诱导最大主应力和主应力方位角数学模型.基于初次人工裂缝对应力场的影响,建立初次人工裂缝诱导应力场模型,再根据线性叠加原理,得到深井重复压裂井周围应力场分布模型;最终根据断裂力学裂纹破裂准则,建立深井重复压裂裂缝起裂角数学模型.应用该模型对5口重复压裂深井进行计算,现场实测裂缝转向角为76°,在有限元软件模拟的裂缝转向方位角60°-90°范围内,模拟结果与实测数据吻合,表明计算的深井重复压裂裂缝起裂角范围准确. 展开更多
关键词 深井 重复压裂 裂缝起裂 诱导应力 固流热耦合
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蚀变型金矿石水力压裂裂缝起裂扩展规律实验研究
13
作者 于骞 刘江伟 +1 位作者 陈绍杰 李亚康 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第S01期3321-3332,共12页
蚀变型金矿石水压裂缝起裂扩展规律对水力压裂开采金矿具有重要意义,开展不同注水流量、不同最小水平主应力、不同注水孔与节理面夹角的蚀变型金矿石真三轴水力压裂实验。结果表明:(1)当蚀变型金矿石水平主应力差为1~3 MPa时,起裂应力为... 蚀变型金矿石水压裂缝起裂扩展规律对水力压裂开采金矿具有重要意义,开展不同注水流量、不同最小水平主应力、不同注水孔与节理面夹角的蚀变型金矿石真三轴水力压裂实验。结果表明:(1)当蚀变型金矿石水平主应力差为1~3 MPa时,起裂应力为22.2~40.0 MPa;注水流量从5 mL/min增大到15,30 mL/min,起裂应力从16.53 MPa分别增大17.4%,34.3%;最小水平主应力从4 MPa增大到5,6 MPa,起裂应力从22.20 MPa分别增大37.4%,80.2%;注水孔与节理面夹角从0°增大到45°,90°,起裂应力从22.20 MPa分别增大6.3%,24.9%;在相近的地应力条件下,蚀变型金矿石比煤岩、灰岩、砂岩、页岩等沉积岩起裂应力更大;(2)蚀变型金矿石水压裂缝按扩展路径可分为直线扩展和折线扩展2种模式;注水流量从5 mL/min增大到15,30 mL/min,裂缝扩展方向与最小水平主应力方向垂直程度增高,转向次数由2次均减少至0次;最小水平主应力从4 MPa增大到5,6 MPa,裂缝转向次数由0次增加至1和3次,转向角度增大;注水孔与节理面夹角从0°增大到45°,90°,裂缝扩展方向受节理面干扰程度增大并偏向节理面扩展;蚀变型金矿石水压裂缝多为主裂缝,次级裂缝发育少分布简单,沉积岩次级水压裂缝数量多且分布复杂;(3)蚀变型金矿石裂缝面按照形貌特征可分为平滑裂缝面和粗糙裂缝面;注水流量从5 mL/min增大到15,30 mL/min,裂缝面凸起变小,凸起面积占裂缝面面积由63%降低至45%,0;最小水平主应力从4 MPa增大到5,6 MPa,凸起面积占裂缝面面积由0增至40%,45%;注水孔与节理面夹角从0°增大到45°,90°,裂缝面均保留节理面形貌特征且平滑无凸起;蚀变型金矿石裂缝面粗糙,而沉积岩裂缝面较平滑。 展开更多
关键词 采矿工程 蚀变型金矿石 水力压裂 起裂应力 扩展规律 形貌特征
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Extending application of asymmetric semi-circular bend specimen to investigate mixed mode Ⅰ/Ⅱ fracture behavior of granite 被引量:4
14
作者 WU Qiu-hong XIE Cheng-long +4 位作者 XIE You-sheng ZHAO Yan-lin LI Xue-feng LIU Jie WENG Lei 《Journal of Central South University》 SCIE EI CAS CSCD 2022年第4期1289-1304,共16页
The asymmetric semi-circular bend(ASCB)specimen has been proposed to investigate the cracking behavior in different geo and construction materials and attracted the attention of researchers due to its advantages.Howev... The asymmetric semi-circular bend(ASCB)specimen has been proposed to investigate the cracking behavior in different geo and construction materials and attracted the attention of researchers due to its advantages.However,there are few studies on the fracture toughness determination of rock materials.In this work,a series of fracture tests were performed with the ASCB specimens made of granite.The onset of fracture,crack initiation angle and crack propagating trajectory was analyzed in detail combined with several mixed mode fracture criteria.The influence of the crack length on the mode Ⅰ/Ⅱ fracture toughness was studied.A comparison between the fracture toughness ratios predicted by varying criteria and experimental results was conducted.The relationship between experimentally determined crack initiation angles and curves of the generalized maximum tangential stress(GMTS)criterion was obtained.The fracture process of the specimen was recorded with the high-speed camera.The shortcomings of the ASCB specimens for the fracture toughness determination of rock materials were discussed.The results may provide a reference for analysis of mixed mode I and II fracture behavior of brittle materials. 展开更多
关键词 asymmetric semi-circular bend specimen rock fracture toughness crack growth trajectory crack initiation angle semi-circular bending generalized maximum tangential stress criterion
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东海低渗储层压裂高起裂压力规律分析 被引量:2
15
作者 张滨海 张朝举 +1 位作者 陈峥嵘 孔祥伟 《应用力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2022年第2期403-408,共6页
东海HY-A1井H8b气藏为异常高温、高压地层,压裂设计的预测起裂压力与压裂施工不一致,作业中出现高起裂现象;考虑裂缝内流体压力、主应力、井壁渗透率、裂缝倾角等因素,建立了东海低渗储层压裂高起裂压力数学模型;通过现场验证,起裂压力... 东海HY-A1井H8b气藏为异常高温、高压地层,压裂设计的预测起裂压力与压裂施工不一致,作业中出现高起裂现象;考虑裂缝内流体压力、主应力、井壁渗透率、裂缝倾角等因素,建立了东海低渗储层压裂高起裂压力数学模型;通过现场验证,起裂压力计算误差为4.9%,具有一致性。借助二分法对模型求解,结果表明,随井斜角度的增大,当方位角<45°时,起裂压力变化随井斜角的增大并不明显,当方位角≥45°时,起裂压力呈现先减小后增大的趋势;随方位角的增大起裂角呈现先增大后减小,直至为零,起裂压力总体呈现先减小后增大的趋势;随着方位角增大,起裂压力存在最低峰值,最低峰值区间的方位角在50°~80°之间;井斜角α=0°直井段时,方位角φ=71°时,最低起裂压力峰值为58.5 MPa,在东海本区块属于高起裂;在一定的方位角度上起裂角存在最大峰值,起裂角最大峰值区间的方位角在60°~80°之间;应力差值大、泊松比小、异常高压是高起裂压力的关键因素;在压裂设计中,满足施工需求同时,尽可能设计方位角及井斜角靠近起裂压力最小区域。 展开更多
关键词 东海低渗储层 起裂压力 起裂角 弹性模量 水平主应力 压裂
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Identifying crack initiation stress threshold in brittle rocks using axial strain stiffness characteristics 被引量:3
16
作者 GAO Mei-ben LI Tian-bin +2 位作者 MENG Lu-bo MA Chun-chi XING Hui-lin 《Journal of Mountain Science》 SCIE CSCD 2018年第6期1371-1382,共12页
As an estimate for the in-situ spalling strength around massive underground excavations to moderately jointed brittle rocks, crack initiation stress marks the initiation of rock micro fracturing. It is crucial to accu... As an estimate for the in-situ spalling strength around massive underground excavations to moderately jointed brittle rocks, crack initiation stress marks the initiation of rock micro fracturing. It is crucial to accurately identify crack initiation stress level by proper method. In this study, confined compression tests of sandstone samples are used to examine the validity/applicability of proposed axial strain stiffness method. The results show that by highlighting the minuscule changes in stress-strain curve, the axial strain stiffness curve provided further insight into rock failure process and revealed five stages:(a) irregular fluctuation,(b) nearly horizontal regular fluctuation,(c) irregular fluctuation gradually decreasing to zero,(d) extreme fluctuation, and(e) near zero, which mainly correspond to five stages of stress–strain curve. The ratio of crack-initiation stress to peak strength determined using this approach is 0.44–0.51, similar to the ranges previously reported by other researchers. In this method, the key is to accurately detect the end point of the stage(b), "nearly horizontal regular fluctuation" characterized by a sudden change in axial strain stiffness curve, and the sudden change signifies crack initiation in rock sample. Finally, the research indicates that the axial strain stiffness curve can provide a mean to identify the crack-initiation stress thresholds in brittle rocks. 展开更多
关键词 Brittle rock fracture Rock failure SANDSTONE Crack initiation stress Axial strain-stiffness Triaxial test
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超临界CO_(2)压裂起裂压力预测方法 被引量:2
17
作者 马建民 马可欣 +4 位作者 张富美 李小娜 杜玉昆 赵博 赵玉明 《断块油气田》 CAS CSCD 北大核心 2022年第3期295-301,共7页
超临界CO_(2)压裂具有降低起裂压力、低伤害等特点,并兼顾温室气体埋存等优势,在非常规油气资源的开发中具有广阔的应用前景。为弄清超临界CO_(2)侵入条件下的储层起裂机制,基于岩石的拉伸破坏机理,考虑CO_(2)侵入地层引起的近井地层温... 超临界CO_(2)压裂具有降低起裂压力、低伤害等特点,并兼顾温室气体埋存等优势,在非常规油气资源的开发中具有广阔的应用前景。为弄清超临界CO_(2)侵入条件下的储层起裂机制,基于岩石的拉伸破坏机理,考虑CO_(2)侵入地层引起的近井地层温度和孔隙压力变化对储层岩石切向应力的影响,建立了热流固耦合的超临界CO_(2)压裂起裂压力模型,并应用致密气井超临界CO_(2)压裂现场数据进行了模型验证。结果表明:超临界CO_(2)压裂可显著降低起裂压力,且起裂压力随着排量增大而降低;井底压力的波及速度高于井底温度,排量对波及速度影响不大;切向应力最小值位于井壁处,地层温度和孔隙压力引起的井壁切向应力方向相反,前者大于后者;泊松比增大、弹性模量增大、井底温度降低均可使储层起裂压力降低。 展开更多
关键词 超临界CO_(2) 水力压裂 起裂压力 温度应力 热流固耦合
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利用测井资料预测水平井压裂裂缝形态 被引量:1
18
作者 谢刚 罗利 +3 位作者 刘向君 梁利喜 姜巍 常俊 《测井技术》 CAS CSCD 2017年第5期590-595,共6页
水平井压裂裂缝形态复杂,预测难度较大。建立水平井压裂裂缝起裂数学模型;考虑水平井井周裂缝应力和流体的实际状态,根据断裂力学理论给出水平井井周裂缝尖端的应力强度因子的计算方法,按照Irwin延伸扩展准则判断裂缝是否延伸,遍历计算... 水平井压裂裂缝形态复杂,预测难度较大。建立水平井压裂裂缝起裂数学模型;考虑水平井井周裂缝应力和流体的实际状态,根据断裂力学理论给出水平井井周裂缝尖端的应力强度因子的计算方法,按照Irwin延伸扩展准则判断裂缝是否延伸,遍历计算起裂点及其扩展点并不断迭代求解直至满足约束条件,建立裂缝延伸扩展数学模型;提出了用测井资料预测压裂裂缝长、宽、高的方法,建立用测井资料预测水平井压裂裂缝形态的方法。针对四川页岩气水平井,研究了用测井资料计算岩石力学参数和地应力方法,对四川页岩气水平井H1-3井压裂裂缝形态进行了预测,预测结果与微地震监测结果进行对比,表明水平井H1-3井预测结果能够反映近井周围压裂裂缝的延伸情况。 展开更多
关键词 测井资料 页岩气 水平井 压裂裂缝 起裂 应力强度因子 扩展 裂缝形态
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结构钢在三轴应力空间的断裂试验分析
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作者 孙玉萍 安建永 王万祯 《四川建筑科学研究》 北大核心 2009年第5期25-28,共4页
为研究结构钢在三轴应力状态下的断裂机理和抗断设防,对结构钢开孔管进行断裂拉伸试验和数值模拟分析。结果显示:初始裂纹都位于垂直于加载方向的圆孔周边的试件表面,最先出现初始裂纹的区域形成应力集中;在裂纹端部,形成空间应力... 为研究结构钢在三轴应力状态下的断裂机理和抗断设防,对结构钢开孔管进行断裂拉伸试验和数值模拟分析。结果显示:初始裂纹都位于垂直于加载方向的圆孔周边的试件表面,最先出现初始裂纹的区域形成应力集中;在裂纹端部,形成空间应力,应力集中在圆孔的周边,应力三维度随着开孔半径的递增而增加。分析表明,应力三维度是影响材料出现初始裂纹的重要因素;同时发现,在裂纹端部第一主应力与材料的断裂强度比值为1.34—1.59,通过试验分析其原因。 展开更多
关键词 三轴应力 开孔管 数值模拟 初始裂纹 主应力
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水力压裂起裂与扩展分析 被引量:107
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作者 冯彦军 康红普 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第S2期3169-3179,共11页
水力压裂起裂与扩展压力的确定是压裂设计最为重要的参数之一,与水平孔或垂直孔水力压裂相比,任意方向钻孔水力压裂的起裂与扩展更加复杂。根据最大拉应力准则,分析任意方向钻孔裂缝起裂压力及起裂方向,得出量纲一起裂压力(p b/σv)随... 水力压裂起裂与扩展压力的确定是压裂设计最为重要的参数之一,与水平孔或垂直孔水力压裂相比,任意方向钻孔水力压裂的起裂与扩展更加复杂。根据最大拉应力准则,分析任意方向钻孔裂缝起裂压力及起裂方向,得出量纲一起裂压力(p b/σv)随钻孔方位角和钻孔倾斜角的变化规律;并以王台铺煤矿顶板岩层水力压裂为例,进行起裂压力与起裂位置计算,通过有限元计算分析扩展压力较大的原因。研究结果如下:(1)当水平主应力相等时,钻孔从垂直方向逐渐旋转至水平方向过程中,所需起裂压力不断减小,水平孔由σh方向逐渐旋转至σH方向过程中,裂缝起裂压力保持不变;(2)随着σH/σh或σH/σv的增大,裂缝起裂压力的变化规律与地应力场类型密切相关;(3)钻孔由垂直方向转向水平方向过程中,对于3种类型的应力场(正断层型、平滑断层型、逆断层型),裂缝起裂压力有着各自独特的变化规律;(4)水平孔由σh方向逐渐旋转至σH方向过程中,对于不同类型的应力场,合理布置钻孔方向可使起裂压力最小;(5)当岩石抗拉强度与地应力大小相近时,增大抗拉强度使裂缝起裂所需的压力明显增大;(6)有限元计算结果表明,裂缝起裂后旋转扩展会导致较高的扩展压力;(7)在进行水力压裂作业时,地应力的大小、方向和类型是进行钻孔参数设计的基础。 展开更多
关键词 岩石力学 任意倾斜钻孔 水力压裂 裂缝起裂与扩展 钻孔倾角 钻孔方位角 地应力类型
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