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水力冲击下砂岩裂缝起裂与扩展试验研究
1
作者 李鸿宾 范文兵 刘正和 《广西大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第2期253-263,共11页
为了进一步探讨砂岩在水力冲击致裂技术下的裂缝扩展规律,采用自行研发的真三轴定向水力冲击致裂试验系统,以沿钻孔轴向垂直层面预制裂缝紫砂岩为研究对象,重点分析水平应力差与压裂液黏度对预制裂缝的起裂与扩展的影响。试验结果表明:... 为了进一步探讨砂岩在水力冲击致裂技术下的裂缝扩展规律,采用自行研发的真三轴定向水力冲击致裂试验系统,以沿钻孔轴向垂直层面预制裂缝紫砂岩为研究对象,重点分析水平应力差与压裂液黏度对预制裂缝的起裂与扩展的影响。试验结果表明:随着水平应力差的增大,砂岩裂缝的起裂压力和应变率显著增加;压裂液黏度的提升也对起裂压力和应变率的增加起到促进作用,较高黏度的压裂液能够更有效地传递压力,缩短裂缝起裂时间并促使裂缝沿预定方向稳定扩展。此外,基于弹性断裂力学,建立了砂岩预制裂缝的起裂压力计算公式并验证了其有效性。 展开更多
关键词 水力冲击 定向致裂 预制裂缝 围岩应力差 压裂液黏度 起裂压力
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新型定面复合射孔技术在高破裂压力储层中的研究和应用
2
作者 孙宪宏 陈康 +3 位作者 乔晓光 王萌禾 师西宏 白文龙 《工程爆破》 北大核心 2025年第2期119-124,168,共7页
为满足高破裂压裂储层的射孔作业需要,设计了一种新型定面复合射孔技术及装置。通过理论分析了应用新型定面复合射孔后高破裂压力储层内的裂缝扩展及起裂规律,并经过地面实验及现场试验的应用进行效果分析。结果表明:新型定面复合射孔... 为满足高破裂压裂储层的射孔作业需要,设计了一种新型定面复合射孔技术及装置。通过理论分析了应用新型定面复合射孔后高破裂压力储层内的裂缝扩展及起裂规律,并经过地面实验及现场试验的应用进行效果分析。结果表明:新型定面复合射孔工艺形成的完整截面,避免了传统定面射孔的2个半面压裂过程中的干涉隐患,提高分段压裂施工效率,不仅大幅降低了高破裂压力储层的破裂压力,还改善了传统定面射孔器射孔后对套管的损伤,避免了因地层过于致密无法压开而舍层的问题,为高破裂压力储层提供了一种可靠的射孔方案。 展开更多
关键词 破裂压力 新型定面复合射孔 套管损伤 起裂压力
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低渗透砂岩储层压驱裂缝起裂及扩展特征实验研究 被引量：3
3
作者 孙强 张翼飞 +3 位作者 于春磊 孙志刚 曹虎 杨丽红 《油气地质与采收率》 CAS CSCD 北大核心 2024年第6期160-167,共8页
针对水驱低渗透油藏地层能量补充困难、“注不进、采不出”的问题,胜利油田结合提液稳产技术需求,形成了针对低渗透油藏的压驱注水技术。压驱通过高压注水有效提高了水驱注水总量,矿场试验表明压驱过程中储层形成了一定规模的裂缝,但压... 针对水驱低渗透油藏地层能量补充困难、“注不进、采不出”的问题,胜利油田结合提液稳产技术需求,形成了针对低渗透油藏的压驱注水技术。压驱通过高压注水有效提高了水驱注水总量,矿场试验表明压驱过程中储层形成了一定规模的裂缝,但压驱破裂压力及裂缝扩展规律尚不明确。为了优化矿场施工参数,采用天然砂岩和真三轴水力压裂平台开展5组压驱与压裂物理模拟实验,研究注入排量对压驱破裂压力和裂缝形态的影响,分析注入方式对裂缝形态的影响,并利用多孔弹性理论分析其成因。结果表明:压驱过程同时存在明显的起裂压力和破裂压力,裂缝发育呈现弹性变形、微破裂和失稳破裂3个阶段。随着注入排量升高,起裂压力基本不变,破裂压力逐渐降低。H-F模型可用于预测起裂压力,H-W模型可用于预测破裂压力的上限。压驱裂缝扩展方向受岩石非均质性的影响较大,非均质性通过影响井眼附近的孔隙压力场,进而改变应力场,使裂缝扩展方向不再垂直于最小地应力。定排量注入时,分支缝与主裂缝夹角大,形成鱼骨状裂缝;变排量注入时,分支缝与主裂缝近平行,在主裂缝两侧形成裂缝带。 展开更多
关键词 压驱 低渗透储层 孔隙压力场 起裂压力 裂缝扩展
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射孔和储层参数对压裂裂缝扩展规律影响分析 被引量：2
4
作者 李明飞 张超 +3 位作者 黄文鑫 张伟 梁经纬 窦益华 《石油机械》 北大核心 2024年第12期62-72,共11页
随着油气探采深度和难度的增加,常需要配合压裂技术,以提高产能,射孔和储层参数是影响压裂效果的主要因素。对标经典真三轴压裂模拟试验,建立扩展有限元压裂模型,验证、完善扩展有限元模型分析压裂效果的适用性,并分析射孔和储层参数对... 随着油气探采深度和难度的增加,常需要配合压裂技术,以提高产能,射孔和储层参数是影响压裂效果的主要因素。对标经典真三轴压裂模拟试验,建立扩展有限元压裂模型,验证、完善扩展有限元模型分析压裂效果的适用性,并分析射孔和储层参数对压裂裂缝扩展规律的影响。研究结果表明:射孔角度0°~75°,起裂压力先减小后增大,30°时最小为36 MPa,75°时最大为41.9 MPa,变化幅度16.4%;裂缝宽度由0.0138 m减小到0.0033 m,降幅76.1%;裂缝长度先减小后增大,45°时最小23.54 m,0°时最大25.45 m。射孔深度0.6~1.8 m时,起裂压力由47.7 MPa减小到39.79 MPa,变幅24.1%;裂缝宽度的变幅小于4%。水平地应力差0~7 MPa时,起裂压力由32.97 MPa增大到41.04 MPa,增幅19.7%;裂缝宽度由0.01312 m减小到0.00686 m,降幅47.7%;裂缝长度由24.5 m减小到23.8 m,降幅2.9%。弹性模量10~16 GPa,起裂压力变幅0.43%;裂缝宽度增幅25.4%,裂缝长度增幅35%。抗拉强度1~6 MPa时,起裂压力由37.58 MPa增大到48.22 MPa,增幅28.3%,裂缝宽度增幅27%,裂缝长度降幅21%。弹性模量10~17 GPa,裂缝宽度降幅17.3%,裂缝长度增幅23.1%。研究结果可为优化压裂参数提供参考。 展开更多
关键词 压裂 射孔和储层参数 边界扩展 起裂压力 裂缝宽度 裂缝长度
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致密砂岩气藏暂堵压裂裂缝起裂扩展实验模拟 被引量：2
5
作者 孔祥伟 许洪星 +1 位作者 时贤 陈杭 《油气藏评价与开发》 CSCD 北大核心 2024年第3期391-401,共11页
针对鄂尔多斯盆地SD区块盒8段储层低孔低渗、非均质性强、常规压裂裂缝形态单一等问题,基于断裂力学理论,考虑缝内流体压降,结合盒8段储层岩石力学参数,开展暂堵压裂裂缝与初次压裂裂缝在整个接触过程中的相互作用力学研究。计算分析了... 针对鄂尔多斯盆地SD区块盒8段储层低孔低渗、非均质性强、常规压裂裂缝形态单一等问题,基于断裂力学理论,考虑缝内流体压降,结合盒8段储层岩石力学参数,开展暂堵压裂裂缝与初次压裂裂缝在整个接触过程中的相互作用力学研究。计算分析了不同裂缝走向、井斜角、方位角等参数对压裂裂缝参数的影响规律,起裂压力随井斜角和方位角的增加而减小;起裂角随井斜角增加而减小直至为0°,随方位角先增加而后减小。通过制备人工水泥试样,利用大尺寸真三轴物模实验系统模拟了暂堵压裂中新缝起裂及其转向行为,评价了不同井斜角、方位角下新缝起裂、转向及延伸行为和起裂压力及裂缝改造面积等参数。实验结果表明:井斜角增大,初次及二次起裂压力呈减小的趋势,裂缝更易转向且改造面积越大。井斜角相同时,裂缝起裂压力随井筒方位角增加而逐渐减小,裂缝改造面积随方位角增加而增大。方位角90°螺旋射孔相比方位角0°螺旋射孔形成的裂缝更为复杂,定面射孔可调控水平井破裂压力及初始破裂位置,初始破裂产生于射孔井筒界面、孔道中部等不同位置,控制射孔射角介于75°~90°。研究结果为低渗透致密砂岩气藏暂堵压裂设计提供了依据。 展开更多
关键词 真三轴 暂堵压裂 起裂扩展 破裂压力 起裂角 裂缝改造面积
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基于不同断裂准则下水力压裂裂纹起裂规律研究 被引量：2
6
作者 侯公羽 刘云峰 +3 位作者 于续楠 周光一 邵耀华 尚宇豪 《矿业科学学报》 CSCD 北大核心 2024年第5期687-697,共11页
为研究煤矿顶板定向水力压裂裂纹扩展机理,探究不同断裂准则之间的关系,基于断裂力学理论构建钻孔水力压裂力学模型,推导不同断裂准则下的起裂角和临界水压计算公式,分析不同变量对起裂角和临界水压的影响效果。结果表明:①注入水压的... 为研究煤矿顶板定向水力压裂裂纹扩展机理,探究不同断裂准则之间的关系,基于断裂力学理论构建钻孔水力压裂力学模型,推导不同断裂准则下的起裂角和临界水压计算公式,分析不同变量对起裂角和临界水压的影响效果。结果表明:①注入水压的增大会显著降低起裂角,且预制裂纹倾角与起裂角曲线极值会随着水压的增大而向45°附近移动;随着应力差的增加,起裂角逐渐增加;起裂角随预制裂纹长度与钻孔半径比值的减小而增大;泊松比对起裂角的影响效果有限。②临界水压随着预制裂纹倾角和主应力差的增大而增大,但在低预制裂纹倾角条件下,σ准则计算出的临界水压会随着主应力差的增大而减小;钻孔半径和预制裂纹长度的增加会显著减小临界水压。③对比临界水压的理论计算结果与试验结果知,二者有较好的拟合性。研究结果可指导水力压裂现场施工。 展开更多
关键词 定向水力压裂 断裂力学 起裂角 临界水压 断裂准则
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多孔套筒定向压裂力学机制及影响因素分析 被引量：1
7
作者 胡善超 韩金明 +5 位作者 程亚飞 亓佳利 黄俊鸿 高志豪 郭世豪 杨磊 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第8期3366-3380,共15页
坚硬顶板破断释放巨大冲击动能是诱发煤矿动力灾害的重要因素之一,在特定位置断顶实现岩层的定向断裂、减小坚硬顶板悬顶长度是防治煤岩动力灾害的关键。多孔套筒压裂技术具有操作简单、适用条件广泛等优点,在坚硬顶板弱化领域有着广泛... 坚硬顶板破断释放巨大冲击动能是诱发煤矿动力灾害的重要因素之一,在特定位置断顶实现岩层的定向断裂、减小坚硬顶板悬顶长度是防治煤岩动力灾害的关键。多孔套筒压裂技术具有操作简单、适用条件广泛等优点,在坚硬顶板弱化领域有着广泛的研究前景。为深入了解多孔套筒压裂机理,采用理论分析与数值模拟方法开展了多孔套筒压裂力学机制研究,揭示了不同影响因素下孔间应力变化规律,获得了压裂过程裂缝扩展规律及力链分布特征。通过钻孔切槽可提升套筒压裂预裂效果,为确定合理的布孔参数,基于线弹性断裂力学建立了含预制缝多孔套筒压裂力学模型,给出了缝端应力强度因子、临界膨胀力及裂缝临界起裂角计算方程,获得了不同影响因素下缝端应力强度因子、临界膨胀力及临界起裂角的变化规律。研究结果表明:①侧压系数k对钻孔最小起裂应力影响显著,当侧压系数k>1时,最小起裂应力随布孔角度的增大而减小;当侧压系数k<1时,最小起裂应力随布孔角度的增大而增大。②数值模拟结果表明:套筒间存在应力叠加效应,接触力链呈“放射状”分布。套筒压裂过程以张拉破坏为主,孔心连线处变形破坏最剧烈,均沿布孔方向形成了“条带状”断裂面。③缝槽改变了缝端附近的应力分布,相较无缝槽模型环向拉应力更大。当缝槽长度为0.5倍孔半径时,临界膨胀力最小,裂缝最易发生扩展。④临界起裂角由KⅠ与KⅡ共同决定,且小于70.53°。在泵压与地应力条件无法改变的情况下,可通过调节布孔角度与预制缝槽长度实现岩石的定向压裂。 展开更多
关键词 套筒定向压裂 孔间应力分布 应力强度因子 临界膨胀力 起裂角度
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低渗透稠油油藏CO_(2)压驱提高采收率机理及规律研究 被引量：4
8
作者 张岩 冯海顺 +3 位作者 翟勇 周晓梅 刘东青 王坤 《石油钻探技术》 CAS CSCD 北大核心 2024年第6期97-106,共10页
为明确低渗透稠油油藏CO_(2)压驱开采机理及开发效果,利用相态模拟技术分析了CO_(2)对稠油的作用机理。基于有限元离散法,建立了裂缝扩展渗流场-应力场耦合模型,分析了注入压力对裂缝扩展行为的影响。基于裂缝生成模拟结果,建立了考虑CO... 为明确低渗透稠油油藏CO_(2)压驱开采机理及开发效果,利用相态模拟技术分析了CO_(2)对稠油的作用机理。基于有限元离散法,建立了裂缝扩展渗流场-应力场耦合模型,分析了注入压力对裂缝扩展行为的影响。基于裂缝生成模拟结果,建立了考虑CO_(2)复合压驱后形成复杂裂缝的数值模型,进行了油藏压后生产模拟,形成了基于油藏动态参数的稠油油藏CO_(2)压驱数值模拟方法,分析了CO_(2)压驱过程中的裂缝扩展规律,优化了CO_(2)压驱工艺参数。模拟结果表明,CO_(2)压驱的主要作用机理包括降低原油黏度、膨胀原油、增强原油流动性、在注入井附近造缝提高CO_(2)注入能力及增加地层压力。CO_(2)具有较好的增能效果,CO_(2)运移受储层非均质性影响严重,气体超覆作用导致注入的CO_(2)易在储层上部位聚集,上部位原油降黏效果更为显著。通过优化稠油CO_(2)压驱工艺参数,建议压驱注入压力控制在40~50 MPa。该研究结果对稠油油藏CO_(2)压驱设计及现场应用具有一定的指导作用。 展开更多
关键词 低渗透油气藏 稠油油藏 二氧化碳 提高采收率 裂缝开启 压力场
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超深、特深碳酸盐岩多场-损伤耦合破裂压力计算
9
作者 郭建春 管晨呈 +2 位作者 任冀川 苟波 曾冀 《西南石油大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2024年第4期85-96,共12页
超深、特深碳酸盐岩储层破裂压力高,面临压不开的难题,酸液会与储层基质反应起到扩孔增渗以及劣化岩石力学性质的作用,进而降低破裂压力,但目前缺少碳酸盐岩储层酸损伤下的破裂压力精准计算方法,难以设计针对性的降破措施。针对上述问题... 超深、特深碳酸盐岩储层破裂压力高,面临压不开的难题,酸液会与储层基质反应起到扩孔增渗以及劣化岩石力学性质的作用,进而降低破裂压力,但目前缺少碳酸盐岩储层酸损伤下的破裂压力精准计算方法,难以设计针对性的降破措施。针对上述问题,通过测试钻井液浸泡、酸液驱替后岩芯动态杨氏模量建立了不同流体扰动状态下的碳酸盐岩损伤演化方程,进一步建立了酸压过程中流动场、化学场和应力损伤场多场耦合的破裂压力数值计算模型,结果表明,钻井液酸液综合扰动条件下,孔隙度低于4.32%、酸化时间小于4.08 min时损伤因子小于0,无法解除钻井液污染导致的杨氏模量升高;P1井“井筒替酸+静止浸泡+浸泡后酸压”施工第73 min时8833m附近井段达到起裂条件,此时损伤因子为0.301,破裂压力降低了29 MPa,酸损伤降破后成功压开地层;模型计算结果与实测破裂压力误差为1%∼5%,较传统解析模型降低了3∼10个百分点,对于蓬莱气区灯影组或类似碳酸盐岩储层破裂压力计算与酸损伤降破措施设计具有一定指导意义。 展开更多
关键词 碳酸盐岩 超深、特深层 酸损伤 破裂压力 降破工艺
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大采高综采工作面矿压规律研究 被引量：1
10
作者 刘海明 《中国煤炭》 北大核心 2024年第S01期221-230,共10页
为保证综采工作面安全、高效回采,以补连塔煤矿22406综采工作面为研究背景,通过现场观测、理论分析、数据采集对大采高综采工作面进行综合的矿压分析,以初次来压、周期来压、支架阻力为手段,重点研究了其在回采期间的变化规律。研究表明... 为保证综采工作面安全、高效回采,以补连塔煤矿22406综采工作面为研究背景,通过现场观测、理论分析、数据采集对大采高综采工作面进行综合的矿压分析,以初次来压、周期来压、支架阻力为手段,重点研究了其在回采期间的变化规律。研究表明,初采期间进行水压预裂起到一定效果,矿压显现不明显;工作面存在大小周期来压的情况,同时受构造应力影响较大;靠近采动侧和机头侧,动载系数变化较大;支架阻力表现一定的富裕性,充分保证了工作面回采。 展开更多
关键词 大采高综采工作面 初次来压 周期来压 水压预裂 支架阻力
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纵向单裂隙分布位置对洞室围岩失稳特征影响试验研究 被引量：1
11
作者 胡宝文 宋金科 +3 位作者 李雪迎 刘会欣 栾亚伟 南博文 《水电能源科学》 北大核心 2024年第6期115-119,共5页
为研究纵向裂隙分布位置对洞室围岩失稳特征的影响规律,通过无预制裂隙洞室模型及含不同位置预制裂隙洞室模型双轴加载试验,结合数字图像技术(DIC)对比分析了洞室模型宏观力学参数及破坏模式。试验结果表明,随侧压力系数(λ)增大,洞室... 为研究纵向裂隙分布位置对洞室围岩失稳特征的影响规律,通过无预制裂隙洞室模型及含不同位置预制裂隙洞室模型双轴加载试验,结合数字图像技术(DIC)对比分析了洞室模型宏观力学参数及破坏模式。试验结果表明,随侧压力系数(λ)增大,洞室模型峰值强度和峰值应变呈先增大后减小趋势,在λ=1时达到最大值,弹性模量与之相反,呈先减小后增大趋势;从破坏模式来看,λ<1时,洞室破坏模式主要由张拉破坏逐渐转为拉剪复合破坏,裂隙位于拱顶,底板破坏明显,而裂隙位于直墙和底脚处,拱顶及底脚均破坏严重,随λ增大,λ≥1时,模型破坏以张拉裂纹为主,相比其他两个位置的裂隙,裂隙位于直墙,洞室稳定性最差;在相同λ下,高应变集中区会随裂隙位置改变而发生转移,但高应变区主要集中在预制裂隙端及洞室两底脚处。 展开更多
关键词 侧压力系数 数字图像技术 裂纹扩展 纵向单裂隙分布位置 起裂应力水平
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预制横缝条件下水力裂缝的起裂和扩展 被引量：12
12
作者 王磊 杨春和 +3 位作者 侯振坤 郭印同 魏元龙 蒋廷学 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第S1期88-94,共7页
针对高角度天然裂缝发育地层中的水平井水力压裂问题,开展了水力裂缝自天然裂缝处起裂扩展的理论和试验研究。尝试将天然裂缝简化为与井筒轴线垂直的横向裂缝,基于线弹性断裂力学理论和最大拉应力准则,给出了水力裂缝起裂压力和扩展过... 针对高角度天然裂缝发育地层中的水平井水力压裂问题,开展了水力裂缝自天然裂缝处起裂扩展的理论和试验研究。尝试将天然裂缝简化为与井筒轴线垂直的横向裂缝,基于线弹性断裂力学理论和最大拉应力准则,给出了水力裂缝起裂压力和扩展过程中应力强度因子的计算方法。利用预制横缝模拟高角度天然裂缝,开展了室内水力压裂试验,对水力裂缝的扩展形态和起裂压力进行了研究。理论计算表明,(1)水力裂缝自预制横缝端部起裂后,扩展距离超过1倍的预制横缝端部半径时可将预制横缝和水力裂缝合并起来,整体视作一条横向裂缝来计算应力强度因子;(2)水力裂缝尖端距井壁处的距离大于4倍的井筒半径时,应力强度因子的计算可忽略井筒的影响,近似采用硬币形裂缝的计算公式。试验研究发现,(1)水力裂缝在预制横缝端部起裂并扩展,形成与井筒轴线垂直的横向裂缝,裂缝的扩展呈现出Ⅰ型断裂的特点,形态近似呈圆形,未发现与井筒轴线平行的纵向裂缝的起裂和扩展;(2)排量对破裂净压力和起裂净压力有重要影响,大排量会导致较高的破裂净压力和起裂净压力,在大、小两种排量下起裂净压力的离散性均较小,计算得到的KⅠ临界断裂值的离散性也较小。研究结果可为改善裂缝发育储层的近井裂缝形态提供指导,也可为煤矿开采中预制横向切槽的水力压裂设计提供参考。 展开更多
关键词 水平井 水力压裂 天然裂缝 横向裂缝 裂缝起裂 裂缝扩展 起裂净压力
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水平井定面射孔条件下水力裂缝起裂机理 被引量：26
13
作者 刘合 兰中孝 +2 位作者 王素玲 许建国 赵晨旭 《石油勘探与开发》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2015年第6期794-800,共7页
建立水平井定面射孔局部地应力计算模型,利用建立的模型分析水平井定面射孔条件下水力裂缝起裂机理,研究井筒位置、射孔参数等对起裂压力的影响规律。根据渗流力学理论建立了定面射孔岩体三维流固耦合地应力模型,采用最大拉应力理论给... 建立水平井定面射孔局部地应力计算模型,利用建立的模型分析水平井定面射孔条件下水力裂缝起裂机理,研究井筒位置、射孔参数等对起裂压力的影响规律。根据渗流力学理论建立了定面射孔岩体三维流固耦合地应力模型,采用最大拉应力理论给出了定面射孔起裂压力确定方法,并通过应用实例验证了模型的可靠性。采用模型进行计算分析后发现:对于正断层型和逆断层型地应力场,定面射孔时裂缝均在射孔壁面上起裂,正断层型地应力场易形成宽而短的垂直缝,逆断层型地应力场易形成长而窄的转向缝;对于正断层型地应力场,井筒方位角和井筒倾斜角越大,定面射孔的起裂压力越低;对于逆断层型地应力场,井筒方位角越大、井筒倾斜角越小,定面射孔起裂压力越低;射孔夹角越小、射孔直径越大、射孔深度越大,定面射孔起裂压力越低。 展开更多
关键词 定面射孔 水力压裂 体积压裂 裂缝起裂机理 裂缝起裂压力
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天然裂缝影响下的复杂压裂裂缝网络模拟 被引量：60
14
作者 赵金洲 李勇明 +2 位作者 王松 江有适 张烈辉 《天然气工业》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第1期68-73,共6页
水力压裂缝与页岩储层中的天然裂缝沟通后,多因素影响下的起裂与延伸变化规律将决定裂缝网络的几何尺寸及复杂程度。根据断裂力学基础理论,引入裂缝起裂与延伸判定准则来研究裂缝延伸过程中角度变化趋势及延伸压力影响因素。在此基础上... 水力压裂缝与页岩储层中的天然裂缝沟通后,多因素影响下的起裂与延伸变化规律将决定裂缝网络的几何尺寸及复杂程度。根据断裂力学基础理论,引入裂缝起裂与延伸判定准则来研究裂缝延伸过程中角度变化趋势及延伸压力影响因素。在此基础上建立页岩气压裂复杂裂缝数学模型,分析不同岩石力学参数、地应力分布、裂缝物性参数以及施工参数对裂缝网络形态的影响。求解过程中以等压力梯度值划分裂缝延伸方向上的计算节点,能在迭代拟合流量分布之前显式求解裂缝几何参数,加快求解速度;将起裂与延伸准则作为分支缝扩展依据,能避免常规拟三维裂缝模拟中对缝长延伸的拟合,减少迭代次数。模拟结果表明,优选天然裂缝发育、地应力差较小的储层是形成缝网的充分条件;通过暂堵、转向等方式保持较高的缝内压力有利于分支缝以较大的曲率半径延伸更远的距离,扩大增产作用区域;模拟得到的缝网形态能够与现场微地震测试数据点的存在范围、分布密度实现较好地吻合,佐证了上述模型的准确性。 展开更多
关键词 页岩气 水力压裂 起裂与延伸准则 延伸角 延伸压力 裂缝网络 复杂裂缝模型
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地应力对煤层气井水力压裂裂缝发育的影响 被引量：157
15
作者 唐书恒 朱宝存 颜志丰 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第1期65-69,共5页
以晋城矿区西部3号煤层的地应力及煤岩的力学性质数据为基础,采用数值模拟方法求解了不同地应力条件下井壁处及天然裂缝缝端的破裂压力,分析了地应力对水力压裂起裂压力、起裂位置的影响。研究发现:起裂压力和起裂位置不但与地应力方位... 以晋城矿区西部3号煤层的地应力及煤岩的力学性质数据为基础,采用数值模拟方法求解了不同地应力条件下井壁处及天然裂缝缝端的破裂压力,分析了地应力对水力压裂起裂压力、起裂位置的影响。研究发现:起裂压力和起裂位置不但与地应力方位有关,而且与地应力大小有关;随水平主应力差系数增大,天然裂缝与最大水平主应力间的夹角对破裂压力的影响程度增大。对于晋城矿区西部3号煤层,当水平主应力差系数大于0.84时,易产生较为平直的水力主缝;小于0.47时,易于产生网状裂缝;在0.47～0.84时,起裂方位与天然裂缝的分布有关。不同地区,用于判断起裂方位的水平主应力差系数不同。 展开更多
关键词 地应力 煤层气井 水力压裂 天然裂缝 破裂压力 起裂方位
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页岩超临界CO_2压裂起裂压力与裂缝形态试验研究 被引量：55
16
作者 卢义玉 廖引 +3 位作者 汤积仁 张欣玮 韩帅彬 凌远非 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第1期175-180,共6页
我国页岩气储层普遍黏土含量高,且多富集于缺水地区,超临界CO_2(SC-CO_2)因具有低黏度、低表面张力及对储层无伤害的特性,有望成为一种新型无水压裂方法。采用页岩露头与砂岩开展了真三轴SC-CO_2与水力压裂对比试验,结合工业CT扫描分析... 我国页岩气储层普遍黏土含量高,且多富集于缺水地区,超临界CO_2(SC-CO_2)因具有低黏度、低表面张力及对储层无伤害的特性,有望成为一种新型无水压裂方法。采用页岩露头与砂岩开展了真三轴SC-CO_2与水力压裂对比试验,结合工业CT扫描分析裂缝形态,并研究了温度对起裂压力的影响。结果表明:SC-CO_2压裂页岩时较水力压裂的起裂压力低约50.9%,压裂砂岩时起裂压力低约57.1%;相比水力压裂,SC-CO_2压裂升压过程中,由于CO_2的压缩性,增压速率较慢,由于页岩本身的层理特征,页岩SC-CO_2压裂有多次起裂的现象,更易形成复杂的裂缝;随着温度的升高,SC-CO_2压裂起裂压力呈下降趋势;CT断面扫描显示超临界CO_2压裂页岩时更容易形成多条网络化裂缝,达到类似体积压裂的效果。 展开更多
关键词 页岩 超临界CO2 起裂压力 压裂 裂缝形态
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射孔对致密砂岩气藏水力压裂裂缝起裂与扩展的影响 被引量：22
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作者 雷鑫 张士诚 +2 位作者 许国庆 邹雨时 郭天魁 《东北石油大学学报》 CAS 北大核心 2015年第2期94-101,11,共8页
为降低致密砂岩气藏偏高的地层破裂压力及增加储层改造体积,设计小型水力压裂实验装置,通过鄂尔多斯致密砂岩气藏钻井取心,研究不同射孔数量﹑射孔间距﹑射孔深度及水平应力差条件下水力压裂裂缝起裂与扩展规律.结果表明,射孔可以有效... 为降低致密砂岩气藏偏高的地层破裂压力及增加储层改造体积,设计小型水力压裂实验装置,通过鄂尔多斯致密砂岩气藏钻井取心,研究不同射孔数量﹑射孔间距﹑射孔深度及水平应力差条件下水力压裂裂缝起裂与扩展规律.结果表明,射孔可以有效地降低致密砂岩气藏的破裂压力;增加射孔数量可以增加裂缝条数,并且裂缝沿射孔的方向扩展,有利于均匀布缝,提高储层的改造体积;低水平应力差和较小的射孔间距产生的缝间干扰导致裂缝在扩展的过程中发生偏转,缝间干扰随着射孔间距的增加及水平应力差的增大而减弱;射孔深度对于裂缝起裂也有一定的影响,裂缝更容易从射孔较深的区域起裂,为致密砂岩气藏压裂井射孔参数优化提供依据. 展开更多
关键词 射孔 致密砂岩气藏 裂缝起裂 裂缝扩展 破裂压力 缝间干扰
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降低井下煤层压裂起裂压力方法研究 被引量：12
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作者 刘勇 卢义玉 +2 位作者 魏建平 刘笑天 王登科 《中国安全科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2013年第9期96-100,共5页
为减少煤矿井下水力压裂高水压对顶底板破坏形成的次生灾害,提出采用水射流在煤孔中定向射孔,以降低起裂压力,避免顶底板次生灾害。通过分析射孔煤体受力状态,基于线弹性理论建立钻孔射孔起裂压力计算模型。对比钻孔射孔及普通钻孔的起... 为减少煤矿井下水力压裂高水压对顶底板破坏形成的次生灾害,提出采用水射流在煤孔中定向射孔,以降低起裂压力,避免顶底板次生灾害。通过分析射孔煤体受力状态,基于线弹性理论建立钻孔射孔起裂压力计算模型。对比钻孔射孔及普通钻孔的起裂压力。结果表明,射孔能够改变钻孔应力分布,降低煤体的起裂压力,且起裂压力降低的幅度受水平主应力比值影响。采用RFPA2D-Flow对比分析钻孔射孔前后起裂压力,计算结果与理论结果相吻合。将该方法应用于鱼田堡煤矿-350 m东抽放巷,证明钻孔射孔能够降低起裂压力,减轻对顶底板的伤害。 展开更多
关键词 水力压裂 射孔 起裂压力 强化瓦斯抽采 水射流
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煤岩水力压裂起裂压力和裂缝扩展机制实验研究 被引量：18
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作者 张帆 马耕 +1 位作者 刘晓 冯丹 《煤田地质与勘探》 CAS CSCD 北大核心 2017年第6期84-89,共6页
为了研究煤岩水力压裂的起裂压力和水力压裂裂缝扩展规律,采用型煤试样,利用自主研发的水力压裂实验系统,参照现场压裂施工制定了"施加三向应力–顶部注水"的煤岩水力压裂物理模拟实验方案并开展了水力压裂实验,分析了不同条... 为了研究煤岩水力压裂的起裂压力和水力压裂裂缝扩展规律,采用型煤试样,利用自主研发的水力压裂实验系统,参照现场压裂施工制定了"施加三向应力–顶部注水"的煤岩水力压裂物理模拟实验方案并开展了水力压裂实验,分析了不同条件下泵注压力和水力压裂裂缝。实验结果表明:压裂液泵注排量越大,起裂压力越大。三向应力满足最大水平主应力σH>垂向应力σv>最小水平主应力σh,水力压裂裂缝沿着垂直于σh的方向扩展。σv和σh一定,随着σH的增大,煤岩起裂压力先增大后减小,水力压裂裂缝扩展路径越平直。当σH远大于σv和σh时,水力压裂裂缝扩展路径越复杂,分叉缝角度越大。研究结果可为煤岩水力压裂理论的完善提供一定的参考和借鉴。 展开更多
关键词 煤岩 真三轴 水力压裂 起裂压力 裂缝扩展 物理模拟
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螺旋射孔条件下地层破裂压力的数值模拟研究 被引量：31
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作者 彪仿俊 刘合 +2 位作者 张劲 张士诚 王秀喜 《中国科学技术大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2011年第3期219-226,共8页
水力压裂技术已经在低渗地层的石油天然气开采中得到广泛的应用,螺旋射孔是该技术中的常用措施,在此条件下地层的破裂压力是影响施工成功率和效果的重要因素之一.采用三维有限元方法对螺旋射孔条件下地层的破裂压力进行了研究,建立了套... 水力压裂技术已经在低渗地层的石油天然气开采中得到广泛的应用,螺旋射孔是该技术中的常用措施,在此条件下地层的破裂压力是影响施工成功率和效果的重要因素之一.采用三维有限元方法对螺旋射孔条件下地层的破裂压力进行了研究,建立了套管完井(考虑水泥环及套管的存在)情况下井筒及地层的三维计算模型,首先计算和分析了定向射孔时不同的射孔密度和射孔方向角对地层的破裂压力的影响,与前人的实验结论进行了比较,在此基础上,进行了螺旋射孔条件下不同射孔方位角、相位角以及射孔密度对地层破裂压力的影响的研究,通过数值模拟的结果,给出了螺旋射孔对地层破裂压力的影响规律,可作为进一步研究螺旋射孔条件下的裂缝扩展规律的基础,同时对压裂设计和实际压裂施工中螺旋射孔参数的选取给出了具体的建议. 展开更多
关键词 螺旋射孔 套管完井 有限元 破裂压力 射孔参数
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