本文選題：水平井壓裂　切入點：應(yīng)力場　出處：《東北石油大學(xué)》2016年碩士論文

【摘要】：水平井壓裂是改造開發(fā)非常規(guī)儲層的主要手段之一,與常規(guī)壓裂不同的是水平井壓裂以形成復(fù)雜裂縫網(wǎng)絡(luò)為目標(biāo)。而應(yīng)力場是影響裂縫起裂和擴展的關(guān)鍵,本文以水平井壓裂過程中的裂縫周圍應(yīng)力場為對象進行了深入的研究。首先,基于前人的水平井井周應(yīng)力模型和裂縫誘導(dǎo)應(yīng)力模型,建立了考慮多因素影響的水平井壓裂擾動應(yīng)力場計算數(shù)學(xué)模型,確定了壓裂過程中應(yīng)力場的影響因素;之后引入應(yīng)力-滲流-溫度多場耦合理論,建立了水平井壓裂擾動應(yīng)力場的有限元分析模型,并對其進行了驗證,提出了有限元求解方法。根據(jù)水平井壓裂擾動應(yīng)力場的計算模型,采用有限元數(shù)值軟件COMSOL Multiphysics模擬計算了不同地層參數(shù)、水平井筒方位角、裂縫參數(shù)以及壓裂布井方式影響下的單井單縫、單井多縫以及多井多縫之間的應(yīng)力場分布情況,其中地應(yīng)力參數(shù)包括水平主應(yīng)力比值及地層泊松比,裂縫參數(shù)包括裂縫凈壓力、裂縫長度、裂縫間距、裂縫條數(shù)以及裂縫分支數(shù)的簡繁,壓裂布井方式則包括兩口井并排同步壓裂、錯位交替壓裂、拉鏈?zhǔn)綁毫岩约案倪M的拉鏈?zhǔn)綁毫?通過分析不同方案下的應(yīng)力場擾動情況,確定了各主控因素對壓裂應(yīng)力場的擾動規(guī)律。最后考慮天然裂縫的影響,利用Baecher橢圓盤模型表征隨機天然裂縫的形狀,再引入Markov Chain Monte Carlo(MCMC)方法隨機抽樣,重構(gòu)出儲層天然裂縫;通過分析隨機天然裂縫對應(yīng)力場的擾動規(guī)律,以壓裂裂縫垂直最小水平主應(yīng)力方向起裂為前提,確定了天然裂縫與人工裂縫協(xié)同擾動作用下的人工裂縫擴展路徑。研究有利于更加清楚地認識了解水平井壓裂儲層應(yīng)力場分布規(guī)律,為有效控制改造儲層應(yīng)力場形成復(fù)雜縫網(wǎng)提供了理論依據(jù),對實現(xiàn)非常規(guī)儲層開發(fā)具有重要意義。
[Abstract]:Horizontal well fracturing is one of the main methods to reconstruct and develop unconventional reservoir. Different from conventional fracturing, horizontal well fracturing aims at forming complex fracture network.The stress field is the key to the fracture initiation and propagation. The stress field around the fracture in horizontal well fracturing is studied in this paper.Firstly, based on the stress model of horizontal well and fracture induced stress model, the mathematical model of disturbance stress field of horizontal well fracturing is established, and the influencing factors of stress field in fracturing process are determined.Then the finite element analysis model of fracturing disturbance stress field in horizontal wells is established by introducing the stress-percolation-temperature coupling theory and the finite element method is put forward.According to the calculation model of fracturing disturbance stress field in horizontal wells, the single well fracture affected by different formation parameters, horizontal wellbore azimuth angle, fracture parameters and fracturing pattern is simulated by finite element software COMSOL Multiphysics.The distribution of stress field between single well and multiple fractures, in which the in-situ stress parameters include horizontal principal stress ratio and formation Poisson's ratio, fracture parameters include net fracture pressure, fracture length, fracture spacing,The fracturing pattern consists of two wells simultaneously fracturing, staggered fracturing, zipper fracturing and improved zipper fracturing. By analyzing the disturbance of stress field under different schemes, the fracturing pattern is simple and complex.The disturbance law of main controlling factors to fracturing stress field is determined.Finally, considering the influence of natural fractures, using Baecher elliptic disk model to characterize the shape of random natural fractures, and then introducing the Markov Chain Monte Carlos MCMC method to random sampling to reconstruct the natural fractures in reservoir, the disturbance law of random natural fractures corresponding to force field is analyzed.On the premise of fracture initiation in the direction of vertical minimum horizontal principal stress of fracturing fracture, the propagation path of artificial fracture under the synergistic disturbance of natural fracture and artificial fracture is determined.The study is conducive to a clearer understanding of the distribution of stress fields in fracturing reservoirs in horizontal wells, and provides a theoretical basis for effectively controlling the formation of complex fracture networks in reservoir stress fields, which is of great significance to the development of unconventional reservoirs.
【學(xué)位授予單位】：東北石油大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TE357

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本文編號：1724635