本文關(guān)鍵詞： 破裂壓力 水平井壓裂 多簇壓裂 位移不連續(xù)法 應(yīng)力干擾　出處：《西南石油大學(xué)》2017年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：致密儲層由于其滲透率極低,必須對其進(jìn)行水平井分段多簇壓裂才能得到工業(yè)化開采。但是現(xiàn)場壓裂施工和壓后生產(chǎn)數(shù)據(jù)均表明部分射孔簇未能形成有效裂縫。因此,本文綜合運用巖石力學(xué)理論、彈性力學(xué)理論、復(fù)合材料力學(xué)理論、位移不連續(xù)法理論、斷裂力學(xué)理論、流體力學(xué)理論、和水力壓裂力學(xué)理論等相關(guān)知識,開展水平井分段多簇壓裂裂縫有效起裂和有效延伸研究。通過研究,取得了以下主要成果及認(rèn)識:(1)針對現(xiàn)有套管射孔水力壓裂破裂壓力預(yù)測模型沒有同時考慮套管和水泥環(huán)對破裂壓力影響這一特點,本文綜合運用巖石力學(xué)和彈性力學(xué),建立起考慮套管和水泥環(huán)影響下的水平井水力壓裂破裂壓力計算模型。研究表明水泥環(huán)性質(zhì)、天然裂縫性質(zhì)、射孔方案對破裂壓力都有影響,因此在壓裂施工前需優(yōu)化射孔方案(射孔方位角、射孔深度),使得各射孔簇破裂壓力差異不大,從而使得各射孔簇都能有效起裂。(2)運用邊界元理論計算裂縫擴展過程中縫間應(yīng)力干擾和裂縫寬度,運用流體力學(xué)和水力壓裂力學(xué)相關(guān)知識建立壓裂液在井筒、射孔孔眼和水力裂縫中流動控制方程,根據(jù)斷裂力學(xué)相關(guān)知識計算裂縫擴展條件和擴展方向,根據(jù)裂縫尖端能量釋放率確定裂縫擴展步長,建立起水平井段內(nèi)多簇壓裂裂縫延伸流固耦合方程組。并采用Picard迭代法求解多裂縫擴展流固耦合方程組。(3)通過實例計算,分析了段內(nèi)多簇壓裂過程中多裂縫均勻延伸的影響因素。研究表明,多裂縫均勻延伸受一段內(nèi)射孔簇數(shù)、簇間距、每一簇射孔孔徑和射孔數(shù)量等因素影響。簇間距越小或一段內(nèi)射孔簇數(shù)越多,裂縫延伸非均勻程度越大。在段內(nèi)四簇壓裂條件下,單一調(diào)節(jié)射孔數(shù)目或者射孔孔徑很難實現(xiàn)多裂縫均勻延伸,需綜合調(diào)節(jié)簇間距、射孔孔徑、射孔數(shù)目才能改善多裂縫非均勻延伸情況。從本文研究可知,現(xiàn)場施工可通過調(diào)整施工參數(shù)來使得水力裂縫的有效起裂和延伸。因此在現(xiàn)場壓裂設(shè)計中,可根據(jù)開發(fā)方案提出的布縫要求,調(diào)整各簇射孔方位、射孔深度、射孔數(shù)量、射孔孔徑,設(shè)計施工排量和施工用液量,通過本文建立的段內(nèi)多簇裂縫延伸模型模擬裂縫形態(tài)隨時間的變化,從而確定支撐劑目數(shù)和加砂時間,使其盡量形成開發(fā)方案設(shè)計的支撐裂縫。
[Abstract]:Tight reservoir due to its extremely low permeability, we must carry on the horizontal well segmented multi cluster can be industrialized. But mining fracturing fracturing pressure and production data show that part of the perforation cluster failed to form an effective crack. Therefore, this paper uses the theory of rock mechanics, elastic mechanics, composite mechanics theory, displacement discontinuity law theory, fracture mechanics theory, the theory of fluid mechanics and hydraulic fracturing mechanics theory and other related knowledge, to carry out horizontal well staged fracturing crack multi cluster effectively research on crack and extension. Through research, obtained the following results and understanding: (1) according to the existing casing perforation hydraulic fracturing fracture pressure prediction model without considering the a characteristic of the influence of casing and cement sheath on fracture pressure, mechanics and elastic mechanics using the established rock, considering the influence of casing and cement sheath under water The calculation model of horizontal well hydraulic fracturing fracture pressure. The results show that the cement properties, natural fracture properties, perforation scheme has an influence on fracture pressure, therefore in the fracturing before optimization of perforation project (perforation azimuth, perforation depth), which makes the cluster perforation fracturing pressure have little difference, so that each cluster can effectively perforation initiation. (2) calculate the crack propagation process of raphe stress between interference and crack width using the boundary element theory, the use of fluid mechanics and hydraulic fracturing mechanics based fracturing fluid in the wellbore, flow control equations of perforation and hydraulic fracture, the fracture mechanics calculation of crack propagation conditions and related knowledge according to the propagation direction of crack tip the energy release rate to determine the crack propagation step, establish horizontal wells in multi cluster fracture fluid solid coupling equations. And the multi fracture Picard iteration method for solving the flow expansion Solid coupling equations. (3) through the calculation analysis of the influence factors of the cluster period in multi fracture fracturing process for uniform extension. The study shows that the multi cracks uniform elongation by perforation number of clusters, a cluster of each cluster spacing, perforation diameter and perforation of factors such as the number of inter cluster distance is small. Or a cluster number within the perforation crack extension of heterogeneity, the greater the period. In the four cluster fracturing condition, single perforation number or perforation diameter adjustment is difficult to achieve more uniform crack extension, need comprehensive regulation of cluster spacing, perforation diameter, perforation number to fracture to improve non-uniform extension from this study. The construction site by adjusting construction parameters to make effective hydraulic fracture and crack extension. Therefore in the field of fracturing design, according to the development plan of the cloth, the adjustment of each cluster perforation depth, perforation orientation, perforation number, Perforating aperture, the amount of fluid displacement and construction design and construction, crack shape change with time model of multi cluster extends through the crack section, so as to determine the number of proppant and sand time, make it as much as possible to support the formation of crack development plan design.

【學(xué)位授予單位】：西南石油大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TE357.1

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本文編號：1508004