本文選題：頁巖壓裂 + 逾滲特征　； 參考：《東北石油大學(xué)》2017年碩士論文

【摘要】：由于受到泥質(zhì)(粘土)與碳酸鹽含量等的影響,頁巖儲層呈現(xiàn)不同的脆塑性特征,儲層內(nèi)天然裂縫網(wǎng)絡(luò)分布復(fù)雜,因此,準確的確定頁巖儲層微觀孔裂隙演化與連通規(guī)律是進行頁巖壓裂與頁巖氣開發(fā)的關(guān)鍵問題。本文基于座逾滲網(wǎng)格模型建立了頁巖儲層微觀孔裂隙雙重介質(zhì)逾滲模型,建立了頁巖巖體逾滲概率的統(tǒng)計方法。用逾滲概率的變化定義新的損傷變量,從能量角度出發(fā),建立了基于逾滲理論頁巖巖體突變破裂模型,以及突變破裂能量釋放方程。通過對不同脆塑性特征頁巖巖樣壓裂前后CT掃描實驗,并用有限元軟件RFPA~(2D)模擬壓裂不同階段頁巖巖樣裂縫擴展和逾滲概率的變化情況,來分析脆性不同對壓裂巖體逾滲特征變化的影響,得到頁巖巖體壓裂前后逾滲特征的變化規(guī)律,對研究頁巖巖體壓裂裂縫網(wǎng)絡(luò)演化本質(zhì)特征的描述有重要意義。主要的研究內(nèi)容有:(1)采用座逾滲模型,建立三維孔裂隙雙重介質(zhì)逾滲模型。介紹了CT掃描實驗原理,進行頁巖巖體CT掃描實驗。對CT掃描圖片進行網(wǎng)格劃分以及坐標(biāo)標(biāo)注,建立頁巖巖體孔隙、裂隙與巖石基質(zhì)的三維向量矩陣表示形式,通過計算機程序?qū)r體進行路徑尋址,找到相互連通的逾滲連通團,統(tǒng)計連通團的大小和數(shù)量,確定了巖體的逾滲概率。選取遼河雷-93區(qū)塊頁巖巖心樣品,對試驗巖心進行CT掃描實驗,并對掃描切片圖像進行處理,重構(gòu)三維數(shù)字巖心,并統(tǒng)計得到天然巖心的逾滲概率為5.12%。(2)將巖體中的孔隙和裂隙看作是一種損傷,用逾滲概率的變化定義新的損傷變量,建立壓裂巖體損傷破裂折迭突變模型,若能量變化曲線經(jīng)過原點逐漸過渡,說明巖體破裂為連續(xù)性破裂,沒有發(fā)生逾滲轉(zhuǎn)變,沒有發(fā)生能量的聚集和釋放;若能量變化曲線從下方某一點突然跳躍到上方,說明壓裂過程發(fā)生了突變破裂,發(fā)生了逾滲轉(zhuǎn)變(逾滲閾值),產(chǎn)生能量的聚集和釋放,促使裂縫的擴展和演化,建立巖體突變破裂能量釋放方程。(3)對不同脆塑性特征頁巖巖樣進行室內(nèi)水力壓裂試驗,對壓裂前后巖樣進行CT掃描,計算壓裂前后逾滲概率。對重構(gòu)的三維數(shù)字巖心進行壓裂過程的有限元模擬,觀測水力壓裂過程X向位移的變化,得到若X向位移的平方的變化大于網(wǎng)格的面積,說明網(wǎng)格之間發(fā)生連通,連通團面積發(fā)生變化,即逾滲概率發(fā)生變化。(4)對比試驗結(jié)果,有限元模擬統(tǒng)計出的逾滲概率變化規(guī)律和水力壓裂試驗結(jié)果相吻合。逾滲特征變化與壓裂泵壓曲線變化趨勢一致,逾滲概率轉(zhuǎn)變(逾滲閾值)與壓裂泵壓曲線突變節(jié)點相對應(yīng),表明水力壓裂過程中,頁巖壓裂巖體發(fā)生突變破裂與裂縫演化可通過壓裂過程逾滲概率的變化表示,且?guī)r體脆性越強,逾滲特征變化規(guī)律越明顯,即巖體發(fā)生突變破裂促使裂縫損傷演化的特征越明顯。表明隨著巖體脆性的增強,宏觀裂縫的形成過程不再是單一裂縫的延伸擴展,而是微觀裂縫不斷的分岔、匯合與貫通的演化過程。
[Abstract]:In this paper , the influence of different brittle and plastic characteristics of shale rock mass and the distribution of natural fracture network in the reservoir are discussed . ( 3 ) In laboratory hydraulic fracturing tests on different brittle plastic characteristic shale samples , the rock samples before and after fracturing are subjected to CT scanning to calculate the percolation probability before and after fracturing . The change of the X - directional displacement of the fractured rock mass is observed by the finite element simulation of the fracture process of the reconstructed three - dimensional digital core .
【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】：2017
【分類號】：TE377

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本文編號：1929778