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含瓦斯煤体水力压裂动态变化特征研究 被引量:93
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作者 林柏泉 孟杰 +3 位作者 宁俊 张萌博 李全贵 刘洋 《采矿与安全工程学报》 EI 北大核心 2012年第1期106-110,共5页
为了研究煤体水力压裂的破裂机理及动态变化特征,本文以平煤集团十二矿为例建立了相关数学模型,通过数值试验和现场实验,获得了水力压裂过程中裂隙起裂及扩展过程的动态变化特征,即:应力积累→微裂纹稳定扩展→局部破坏带形成→局部破... 为了研究煤体水力压裂的破裂机理及动态变化特征,本文以平煤集团十二矿为例建立了相关数学模型,通过数值试验和现场实验,获得了水力压裂过程中裂隙起裂及扩展过程的动态变化特征,即:应力积累→微裂纹稳定扩展→局部破坏带形成→局部破坏带扩展与贯通→裂隙失稳扩展;结合现场实测数据及含瓦斯煤体水力压裂动态变化影响因素分析,建立了煤体埋深、瓦斯压力和水力破裂压力三者耦合模型,研究结果对现场实践具有重要指导意义。 展开更多
关键词 水力压裂 破裂机理 动态特征 数值模拟
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页岩气压裂数值模型分析 被引量:51
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作者 张士诚 牟松茹 崔勇 《天然气工业》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第12期81-84,129-130,共4页
水力压裂和水平井开采是页岩气开发的主要技术,在我国尚处在工业试验阶段,存在很多技术瓶颈。在总结分析了页岩气压裂的特点基础上,探讨了网状裂缝形成的主控因素及裂缝扩展模型、产能预测模型的类型以及优缺点。结果认为,特殊的赋存生... 水力压裂和水平井开采是页岩气开发的主要技术,在我国尚处在工业试验阶段,存在很多技术瓶颈。在总结分析了页岩气压裂的特点基础上,探讨了网状裂缝形成的主控因素及裂缝扩展模型、产能预测模型的类型以及优缺点。结果认为,特殊的赋存生产机理、复杂的裂缝形态和多尺度的渗流模式是页岩气压裂的主要特点,其目的是形成网状裂缝,扩大储层改造体积;网状裂缝的形成主要受天然裂缝与人工裂缝的夹角、水平主应力差和岩石的脆性等因素的控制。页岩气压裂产能预测模型面临的主要问题是裂缝形态的模拟和气体流态的描述,主要有非常规裂缝模型、离散裂缝模型和双重介质模型等,这些模型和方法在一定程度上表征了页岩气压裂裂缝形态和渗流特点,但没有考虑不规则的裂缝形态等。 展开更多
关键词 页岩气 开发 压裂(岩石) 裂缝扩展模型 产能预测模型 渗流 特点
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水力压裂裂缝空间转向特征三维数值模拟研究 被引量:4
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作者 赵凯凯 王磊 +3 位作者 姜鹏飞 孙晓冬 冯彦军 郑仰发 《采矿与岩层控制工程学报》 北大核心 2023年第3期28-38,共11页
水力压裂技术广泛应用于煤矿坚硬顶板控制、冲击地压防治和低渗煤层增透等领域,而岩体水力压裂裂缝空间转向规律尚未完全厘清。为探究岩体水力裂缝空间转向扩展特征,采用三维数值模拟手段研究地应力、排量、流体黏度、天然裂缝、缝间诱... 水力压裂技术广泛应用于煤矿坚硬顶板控制、冲击地压防治和低渗煤层增透等领域,而岩体水力压裂裂缝空间转向规律尚未完全厘清。为探究岩体水力裂缝空间转向扩展特征,采用三维数值模拟手段研究地应力、排量、流体黏度、天然裂缝、缝间诱导应力的影响效应。结果表明:裂缝转向主要发生在最大主应力法平面,随着中间主应力与最小主应力之差增加,裂缝朝中间主应力方向转向,且偏转程度逐渐加剧;提高排量或流体黏度将促使裂缝沿初始方向扩展;水力裂缝穿越天然裂缝呈绕道穿越和直接穿越两种典型模式,天然裂缝仅在局部范围内阻碍水力裂缝扩展,相交后水力裂缝仍沿最大主应力方向继续扩展。多条裂缝同时压裂时,裂缝易受诱导应力的干扰发生空间扭转,中间裂缝偏转程度最为剧烈;多条裂缝分段压裂时流体返排,诱导应力干扰效应显著降低。地应力场主导水力裂缝三维扩展方位,其他因素仅在局部范围内产生次级效应。研究结论可为煤矿井下水力压裂工程提供借鉴。 展开更多
关键词 水力压裂 转向扩展 三维展布特征 地应力 流固耦合 格点法
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复杂加载工况下水工混凝土断裂特性 被引量:1
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作者 宁英杰 吴迪高 +1 位作者 楼树桢 徐慧颖 《混凝土》 CAS 北大核心 2024年第6期210-214,共5页
为了研究不同加载工况下水工混凝土的断裂性能,对边长分别为300 mm和450 mm的带缺口立方体水工混凝土试件展开3种加载速率(0.001 mm/s、0.01 mm/s、0.1 mm/s)的单调和峰后循环加卸载楔入劈拉试验。结果表明,随着加载速率的增加,起裂荷... 为了研究不同加载工况下水工混凝土的断裂性能,对边长分别为300 mm和450 mm的带缺口立方体水工混凝土试件展开3种加载速率(0.001 mm/s、0.01 mm/s、0.1 mm/s)的单调和峰后循环加卸载楔入劈拉试验。结果表明,随着加载速率的增加,起裂荷载、峰值荷载、起裂断裂韧度、失稳断裂韧度和断裂能均逐渐增大,临界裂缝长度逐渐减小,具有明显的应变率效应;不同加载速率下临界裂缝长度随裂缝口张开位移均表现为两阶段的变化规律。循环加卸载作用下,随着加载速率的增大试件刚度退化减弱,总耗散能减小;基于耗散能建立的水工混凝土断裂损伤演化模型能较好地反映水工混凝土的断裂损伤发展规律。 展开更多
关键词 水工混凝土 加载速率 加载工况 断裂特性 耗散能
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致密砂岩水力裂缝特征实验研究 被引量:4
5
作者 冯欣雨 肖晖 +4 位作者 李泉辉 梁朝阳 钟国海 刘峻溢 秦启雯 《非常规油气》 2023年第4期132-138,共7页
致密砂岩油气藏分布广泛,资源潜力巨大。水力压裂是该类油气藏经济开发的关键技术。岩石越致密,所需水力压裂规模越大。为了研究不同岩性致密砂岩的微裂缝特征,利用室内真三轴模拟试验机和伺服控制系统,建立了一套水力压裂物理模拟试验... 致密砂岩油气藏分布广泛,资源潜力巨大。水力压裂是该类油气藏经济开发的关键技术。岩石越致密,所需水力压裂规模越大。为了研究不同岩性致密砂岩的微裂缝特征,利用室内真三轴模拟试验机和伺服控制系统,建立了一套水力压裂物理模拟试验系统;选取不同岩性致密砂岩,主要改变岩心排量进行实验,分析微裂缝特征及其影响因素。结果表明:1)不同岩性的岩心压裂后均呈现不同程度的微裂缝,且微裂缝均为弯曲状态。2)随着压裂排量的增大,其产生的压裂裂缝越大,甚至可能导致产生额外裂缝。3)压裂形成的微裂缝长度和密度与矿物含量相关性不强。4)水力裂缝沿垂直最小水平主应力方向扩展,在压力作用下试样内部发生剪切或拉伸破坏,沿射孔方向发生起裂,然后形成初始裂缝。该研究成果对水力压裂技术具有指导和帮助作用。 展开更多
关键词 水力压裂 致密砂岩 裂缝特征 岩性 压裂排量
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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
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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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水平井水力压裂裂缝扩展诱发垂直邻井光纤应变演化特征
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作者 王溯 陈勉 +2 位作者 吕嘉昕 郝亚龙 初京义 《东北石油大学学报》 CAS 北大核心 2024年第4期100-110,I0007,共12页
水力压裂过程中很难准确获取裂缝高度扩展信息,利用分布式光纤可准确评价裂缝扩展信息。采用有限元耦合内聚力单元方法,建立水平井水力压裂裂缝扩展诱发垂直邻井光纤应变的正演模型,进行垂直邻井光纤应变数值模拟,分析光纤应变演化特征... 水力压裂过程中很难准确获取裂缝高度扩展信息,利用分布式光纤可准确评价裂缝扩展信息。采用有限元耦合内聚力单元方法,建立水平井水力压裂裂缝扩展诱发垂直邻井光纤应变的正演模型,进行垂直邻井光纤应变数值模拟,分析光纤应变演化特征;根据压裂施工参数及垂直邻井光纤布设位置,判定水力压裂裂缝的光纤有效监测范围;利用大型真三轴压裂实验与分布式光纤感测设备,进行光纤实时监测水平井水力压裂物理实验。结果表明:裂缝高度扩展诱发光纤应变演化分为应变增强、张应变扩展、应变直线状汇聚及应变弱化4个阶段,光纤应变演化特征表现为中间部分出现张应变汇聚带,两侧出现压应变汇聚带。当水力压裂裂缝在光纤有效监测范围内时,垂直邻井光纤可有效监测裂缝高度扩展情况。垂直邻井的光纤应变演化结果与光纤应变正演模计算结果验证正演模型的正确性。利用裂缝高度扩展诱发垂直邻井光纤应变演化特征可评价裂缝高度扩展状态,为油田压裂设计提供参考。 展开更多
关键词 水平井 水力压裂 裂缝扩展 垂直邻井 光纤应变 演化特征 分布式光纤 裂缝识别 裂缝高度
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渝南地区煤层气压裂微地震地面监测技术研究 被引量:4
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作者 谢庆明 李大华 +4 位作者 张海江 张烨 刘洪 王飞 谭玉阳 《地球物理学进展》 CSCD 北大核心 2019年第4期1530-1534,共5页
我国煤层气资源潜力巨大,重庆地区埋深2000 m以浅煤层气地质资源量为0.68×1012 m3,煤层含气量高,揭示渝南地区具有较好的煤层气资源潜力.对渝南地区煤层气井压裂实施微地震地面监测,围绕井中心环形布设40台高精度检波器,采用Match ... 我国煤层气资源潜力巨大,重庆地区埋深2000 m以浅煤层气地质资源量为0.68×1012 m3,煤层含气量高,揭示渝南地区具有较好的煤层气资源潜力.对渝南地区煤层气井压裂实施微地震地面监测,围绕井中心环形布设40台高精度检波器,采用Match and Locate(M&L)方法识别有效信号,利用改进的双差定位法对事件定位,三段压裂共识别43个有效事件,裂缝长约160 m,缝宽约为80 m,方向北东东—南西西,与该区域现今最大主应力方向相一致.监测结果显示,在压裂规模较小的情况下,微地震信号能量较弱,采用深孔、浅孔和近地表的组合式观测方法,有利于降低监测成本,提高微地震事件的识别率.煤岩多以应力传递的方式发生破裂,微地震信号分布范围较广、且事件较为分散. 展开更多
关键词 微地震地面监测 煤层气 水力压裂 渝南地区 裂缝特征
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基于焖井压降曲线的页岩油井压裂缝网特征诊断
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作者 王飞 乔润伟 +1 位作者 祝健 张士诚 《石油学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第8期1234-1243,1269,共11页
页岩油压裂井普遍焖井一段时间再投产,焖井期间井口压力呈现不同的递减特征,焖井压降特征与压裂缝网性质存在何种关联缺乏快速有效的诊断分析方法。为此,建立了页岩油压裂水平井焖井压降数值模型,模拟获得的焖井压降导数曲线在双对数坐... 页岩油压裂井普遍焖井一段时间再投产,焖井期间井口压力呈现不同的递减特征,焖井压降特征与压裂缝网性质存在何种关联缺乏快速有效的诊断分析方法。为此,建立了页岩油压裂水平井焖井压降数值模型,模拟获得的焖井压降导数曲线在双对数坐标下呈现出“W”形的形态特征,可以反映出主、次裂缝的规模、储集能力和导流能力。敏感性模拟结果表明,主裂缝的长度和导流能力对压降导数形态影响微弱,仅影响“W”形曲线的开始时间;次级裂缝的密度、宽度和渗透性对压降导数形态影响较大,决定了两个“V”形的深浅程度、比例和持续时间。储集能力占主导的缝网压降导数曲线呈现“‘W形’凹凸浅、位置偏右上”的特征;导流能力占主导的缝网压降导数曲线呈现“‘W’形凹凸深、位置偏左下”的特征。将模拟结果绘制成压裂缝网诊断图版,并建立基于焖井压降特征曲线的页岩油井压裂缝网诊断分析方法。最后,选取新疆吉木萨尔页岩油12口典型压裂井的焖井压降数据开展单井—平台井、层间—井间压裂效果对比分析,诊断出各井主、次裂缝规模与性质的参数组合,拟合反演出关键缝网参数,从而为综合评价页岩油水平井压裂改造效果提供了理论依据。 展开更多
关键词 页岩油 水力压裂 焖井压降 缝网特性 特征曲线 诊断图版
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硫酸盐侵蚀作用下水泥砂浆水力劈裂特性 被引量:3
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作者 李凌 徐力群 +2 位作者 吴琼 杜坤 林文 《水利水电科技进展》 CSCD 北大核心 2021年第3期83-88,共6页
为研究硫酸盐侵蚀作用下水泥砂浆水力劈裂特性,利用三场耦合试验系统,设计4种试验工况进行水力劈裂试验,分析不同pH值的硫酸盐溶液、不同侵蚀时间下水泥砂浆力学性能和抗水力劈裂能力。试验结果表明,不同pH值的硫酸盐溶液对水泥砂浆的... 为研究硫酸盐侵蚀作用下水泥砂浆水力劈裂特性,利用三场耦合试验系统,设计4种试验工况进行水力劈裂试验,分析不同pH值的硫酸盐溶液、不同侵蚀时间下水泥砂浆力学性能和抗水力劈裂能力。试验结果表明,不同pH值的硫酸盐溶液对水泥砂浆的水力劈裂力学特性有不同影响,在侵蚀后期,对于0.1 mol/L的Na_(2)SO_(4)溶液,pH值分别为7、3、1时,对砂浆试样水力劈裂力学特性的侵蚀劣化程度逐渐减小;硫酸盐侵蚀下的水泥砂浆抗水力劈裂能力和侵蚀时间有较好的三次函数相关关系。 展开更多
关键词 水泥砂浆 硫酸盐侵蚀 水力劈裂特性 劣化 pH值
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Plugging behaviors of temporary plugging particles in hydraulic fractures 被引量:1
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作者 GUO Jianchun ZHAN Li +5 位作者 LU Qianli QI Tianjun LIU Yuxuan WANG Xin CHEN Chi GOU Xinghao 《Petroleum Exploration and Development》 SCIE 2023年第2期464-472,共9页
Using the visualized experimental device of temporary plugging in hydraulic fractures, the plugging behaviors of temporary plugging particles with different sizes and concentrations in hydraulic fractures were experim... Using the visualized experimental device of temporary plugging in hydraulic fractures, the plugging behaviors of temporary plugging particles with different sizes and concentrations in hydraulic fractures were experimentally analyzed under the conditions of different carrier fluid displacements and viscosities. The results show that the greater the carrier fluid viscosity and displacement, the more difficult it is to form a plugging layer, and that the larger the size and concentration of the temporary plugging particle, the less difficult it is to form a plugging layer. When the ratio of particle size to fracture width is 0.45, the formation of the plugging layer is mainly controlled by the mass concentration of the temporary plugging particle and the viscosity of the carrier fluid, and a stable plugging layer cannot form if the mass concentration of the temporary plugging particle is less than 20 kg/m^(3)or the viscosity of the carrier fluid is greater than 3 mPa·s. When the ratio of particle size to fracture width is 0.60, the formation of the plugging layer is mainly controlled by the mass concentration of the temporary plugging particle, and a stable plugging layer cannot form if the mass concentration of the temporary plugging particle is less than 10 kg/m^(3). When the ratio of particle size to fracture width is 0.75, the formation of the plugging layer is basically not affected by other parameters, and a stable plugging layer can form within the experimental conditions. The formation process of plugging layer includes two stages and four modes. The main controlling factors affecting the formation mode are the ratio of particle size to fracture width, carrier fluid displacement and carrier fluid viscosity. 展开更多
关键词 hydraulic fracture temporary plugging and diversion temporary plugging particle plugging characteristics construction parameters combination
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Effect of hydraulic fracturing induced stress field on weak surface activation during unconventional reservoir development
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作者 Jie Bai Xiao-Qiong Wang +2 位作者 Hong-Kui Ge Hu Meng Ye-Qun Wen 《Petroleum Science》 SCIE EI CSCD 2023年第5期3119-3130,共12页
Unconventional reservoirs usually contain many weak surfaces such as faults,laminae and natural fractures,and effective activation and utilization of these weak surfaces in reservoirs can significantly improve the ext... Unconventional reservoirs usually contain many weak surfaces such as faults,laminae and natural fractures,and effective activation and utilization of these weak surfaces in reservoirs can significantly improve the extraction effect.In hydraulic fracturing,when the artificial fracture approaches the natural fracture,the natural fracture would be influenced by both the original in-situ stress field and the hydraulic fracturing-induced stress field.In this paper,the hydraulic fracturing-induced stress field is calculated based on the relative position of hydraulic fracture and natural fracture,the original in-situ stress,the net pressure inside the hydraulic fracture and the pore pressure of the formation.Furthermore,the stability model of the natural fracture is established by combining the Mohr-Coulomb rupture criterion,and extensive parametric studies are conducted to explore the impact of each parameter on the stability of the natural fracture.The validity of the proposed model is verified by comparing with the reservoir characteristics and fracturing process of the X-well 150e155 formation in the Songliao Basin.It is found that the stress field induced by the hydraulic fracture inhibits the activation of the natural fracture after the artificial fracture crossed the natural fracture.Therefore,for similar reservoirs as X-well 150e155,it is suggested to connect natural fractures with hydraulic fractures first and then activate natural fractures which can effectively utilize the natural fractures and form a complex fracture network. 展开更多
关键词 hydraulic fracturing Induced stress field Weak surface Natural fracture stability Fracturing characteristics
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非均匀应力场作用下水力裂缝扩展特征数值模拟研究
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作者 侯林 伊向艺 +2 位作者 王园园 陈一民 张婷婷 《石油化工应用》 CAS 2021年第4期40-43,共4页
由于各种影响因素的存在,储层中的局部应力场会发生变化,这些变化会使储层中的应力分布不均匀。水力裂缝在延伸过程中极有可能会穿过这些应力分布不均匀的区域,而水力裂缝的扩展形态与其所处的应力状态密不可分。本文以天然裂缝周围应... 由于各种影响因素的存在,储层中的局部应力场会发生变化,这些变化会使储层中的应力分布不均匀。水力裂缝在延伸过程中极有可能会穿过这些应力分布不均匀的区域,而水力裂缝的扩展形态与其所处的应力状态密不可分。本文以天然裂缝周围应力场分布为例,基于有限元软件ABAQUS建立了非均匀应力场下水力裂缝扩展模型,分析了水力裂缝穿越不同应力区域时的扩展特征。研究发现:在天然裂缝附近,水平主应力的大小和方向上不同于区域构造应力;当水力裂缝扩展至最小水平主应力减小的区域时,水力裂缝的延伸速率会增加,注入点的缝宽和注入压力均会不同程度下降;当水力裂缝扩展至最小水平主应力增加的区域时,水力裂缝的延伸速率会减小,注入点的缝宽和注入压力均会不同程度增加。论文分析了非均匀应力场对水力裂缝扩展特征的影响,为现场水力压裂施工提供了理论基础。 展开更多
关键词 非均匀应力 水力裂缝 延伸速率 扩展特征
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不同原生裂缝壁面特征对煤储层压裂造缝影响的对比分析 被引量:2
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作者 何俊铧 陈立超 +4 位作者 胡奇 王生维 张业畅 陈文文 刘琴琴 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第9期1868-1872,共5页
为了准确认识原生裂缝壁面特征对煤储层水力压裂效果的影响,基于对沁水盆地南部8口煤层气井附近原生裂缝壁面特征以及其压裂效果的解剖观测,对2口典型煤层气井F1和F2附近的原生裂缝壁面特征进行了观测和对比:F1原生裂缝壁面相对曲折、... 为了准确认识原生裂缝壁面特征对煤储层水力压裂效果的影响,基于对沁水盆地南部8口煤层气井附近原生裂缝壁面特征以及其压裂效果的解剖观测,对2口典型煤层气井F1和F2附近的原生裂缝壁面特征进行了观测和对比:F1原生裂缝壁面相对曲折、粗糙以及次级裂缝发育,F2则反之。对2口煤层气压裂井开挖解剖发现:煤储层压裂裂缝形态比压裂理论模型推算值及地面监测值更为短而宽;原生裂缝壁面特征对水力压裂效果具有重要影响。研究结果表明:煤储层特有的原生裂缝壁面特征是造成实际的压裂裂缝更为短而宽的重要因素;不同的原生裂缝壁面特征通过影响压裂过程中流体压力降低梯度进而影响最终压裂效果。 展开更多
关键词 煤储层 水力压裂 原生裂缝壁面特征 压裂井解剖 压裂裂缝形态 造缝影响因素
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