能源是人類生存和發(fā)展的重要物質(zhì)基礎(chǔ),天然氣和非化石能源已成為世界能源發(fā)展的主要方向。頁巖氣是賦存于有機質(zhì)泥頁巖中的非常規(guī)天然氣,在我國其儲量位居世界第一。頁巖氣儲層致密低滲且含有大量天然層理,具有強非均質(zhì)性和各向異性特點,須通過水力壓裂技術(shù)才能獲得商業(yè)產(chǎn)能,常規(guī)水力壓裂裂紋擴展理論不能完全適用頁巖儲層。為了揭示非均質(zhì)各向異性頁巖氣儲層水力壓裂裂紋的擴展規(guī)律,論文采用實驗、理論和數(shù)值模擬相結(jié)合方法開展研究,主要研究工作及成果如下:(1)自主研制了具有多手段識別裂縫的真三軸水力壓裂實驗系統(tǒng),開展了頁巖各向異性力學(xué)特性和頁巖原巖及相似材料模型水力壓裂實驗,得到了頁巖垂直與平行層理方向單軸加載應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系及破裂強度指標和頁巖水力壓裂受層理和應(yīng)力等因素影響的裂紋擴展規(guī)律:水力壓裂裂紋擴展由地應(yīng)力、層理方位以及頁巖層理和頁巖基質(zhì)強度共同決定。(2)利用復(fù)變函數(shù)理論分析得到裂紋尖端應(yīng)力狀態(tài),通過比較壓裂裂縫遇層理時沿原方向和轉(zhuǎn)向?qū)永矸较驍U展時所需注水壓力,建立了水力壓裂裂紋遇層理后的擴展判據(jù),并引入層理和頁巖基質(zhì)臨界強度比指標,得到頁巖水力壓裂裂紋在不同地應(yīng)力、層理方位和頁巖層理及頁巖基質(zhì)強度條件...

【文章頁數(shù)】：170 頁

【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

１．１研究目的和意義??隨著全球經(jīng)濟的迅猛發(fā)展，尤其是發(fā)展中國家工業(yè)化程度的不斷提升，能源的消費量??急劇增長。根據(jù)中國國家統(tǒng)計局數(shù)據(jù)［１］顯示近五年我國ＧＤＰ和ＥＴＣ變化曲線（圖１．１），??從中可知我國的國民經(jīng)濟發(fā)展程度與能源消費量密切相關(guān)。而中國長期處于煤多、油貧、??氣少....

?年份??圖１．３近５年美國各類天然氣產(chǎn)量?圖１．４美國能源供給變化曲線??Ｆｉｇ．?１．３?Ａｌｌ?ｋｉｎｄｓ?ｏｆ?ｎａｔｕｒａｌ?ｇａｓ?ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ?Ｆｉｇ．?１．４?Ｖａｒｉａｔｉｏｎ?ｃｕｒｖｅ?ｏｆ?ｔｈｅ?Ｕ．Ｓ．??ｏｆ?ｔｈｅ?Ｕ．Ｓ．?ｉｎ?ｒｅｃｅ....

?美國近五年各類天然氣產(chǎn)量所示，頁巖氣開采的迅速發(fā)展使美國天然氣總產(chǎn)量迅速攀升，??能源行業(yè)發(fā)生了很大的轉(zhuǎn)變（見圖１．４），美國有望由能源進口國轉(zhuǎn)變?yōu)槟茉闯隹趪３??國之外，加拿大、澳大利亞及中國等也較早開始了頁巖氣的勘探開發(fā)，表１．１是ＥＡＩ于２０１３??年發(fā)布的世界技術(shù)可....

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本文編號：3990073