發(fā)布時間：2020-03-24 09:27

【摘要】：二十世紀(jì)五十年代初,水力壓裂技術(shù)作為現(xiàn)代石油工程中油氣井的主要增產(chǎn)措施開始出現(xiàn)并日益受到人們的重視與關(guān)注。水力壓裂是將高壓液體注入低滲透率的儲層中,產(chǎn)生裂縫溝通巖石中的油氣,從而達到增產(chǎn)的目的。水力壓裂過程中產(chǎn)生裂縫的形狀和尺寸決定了增產(chǎn)效果。前人為了確定裂縫尺度相繼提出了PKN和KGD等理論模型,但對于裂縫尺度的現(xiàn)場監(jiān)測和實驗室監(jiān)測仍比較困難。這在很大程度上限制了人們對水力壓裂過程的認(rèn)識和新工藝技術(shù)的發(fā)展。因此監(jiān)測裂縫尺度對認(rèn)識水力壓裂過程、驗證水力裂縫模型、從而提出新的壓裂工藝技術(shù)具有重要意義。本文通過在室內(nèi)壓裂試件中布置單根或多根布拉格光纖光柵(FBG)應(yīng)變傳感器,對類混凝土材料的水力裂縫尺度進行動態(tài)監(jiān)測,得到不同時刻水力裂縫尺度的變化,并依據(jù)其數(shù)值得到了裂縫的擴展速度和裂縫形態(tài),從而對水力壓裂裂縫擴展中的尺度變化進行了完整的描述并對現(xiàn)有的水力裂縫擴展模型修正提出了建議。同時得到了水力裂縫周圍巖石變形與裂縫寬度的關(guān)系。研究表明,室內(nèi)水力壓裂模擬實驗中水力裂縫的寬度為微米級別,裂縫擴展速度為0.1mm/s的量級;在水力壓裂過程中裂縫長度與高度呈漸進式擴展,寬度隨其呈現(xiàn)波動式變化;水力裂縫周圍巖石的變形與裂縫寬度呈正相關(guān)。研究結(jié)論對認(rèn)識水力壓裂裂縫的擴展及提升壓裂工藝技術(shù)具有重要參考價值。
【圖文】：

各種方法的使用均具有較大的局限性，本文的研究G）應(yīng)變傳感器應(yīng)用于水力壓裂的實驗室模擬過程來得到水力裂要對 FBG 應(yīng)變傳感器的工作原理進行研究，然后對將其應(yīng)用于模擬過程的可行性進行研究，并在研究后給出可行的實驗方案實驗得到的數(shù)據(jù)進行處理也就是對水力裂縫尺度的計算方法進法的誤差進行標(biāo)定。從光纖光柵應(yīng)變傳感器工作原理及其應(yīng)用的可行性研究、水力實驗方案研究、水力裂縫尺度計算方法研究以及水力裂縫尺度究四個方面進行相應(yīng)的探討。光柵應(yīng)變傳感器工作原理及其應(yīng)用的可行性研究光柵應(yīng)變傳感器工作原理變傳感器由四個部分構(gòu)成，，分別是光纖纖芯、光纖布拉格光柵保護層，如圖 1.1 所示[18]。

圖 1.2 FBG 應(yīng)變傳感器工作原理[18]Fig. 1.2 The working principle of FBG strain sensor[18]從寬帶光源中發(fā)出廣譜光首先進入傳導(dǎo)光纖經(jīng)由耦合器再進入 FBG 應(yīng)變傳感器中，傳感器中的光柵將其光柵周期對應(yīng)波長的光波反射回耦合器，經(jīng)過解調(diào)系統(tǒng)的解調(diào)得到了在當(dāng)前外場（應(yīng)變場、溫度場）條件下反射光波的波長。FBG 應(yīng)變傳感器在外場的作用下（靜態(tài)、準(zhǔn)靜態(tài)或瞬態(tài)），布拉格光柵發(fā)生變形，從而使其光柵周期發(fā)生變化，反射的光波波長也隨之變化。解調(diào)系統(tǒng)監(jiān)測這種包含了外場作用的光波波長變化，從而獲得了所要監(jiān)測的外場信息�？傊�，其工作原理就是基于光柵的光波波長敏感性得到光柵的變形，從而對外場信息進行監(jiān)測，實時的得到需要研究的外場信息。1.1.2 光纖光柵應(yīng)變傳感器應(yīng)用于水力壓裂實驗可行性研究通過研究光纖光柵應(yīng)變傳感器的工作原理，本文認(rèn)為 FBG 應(yīng)變傳感器具有適應(yīng)性好、抗干擾能力強、靈敏度高、監(jiān)測范圍廣等優(yōu)點，將其應(yīng)用于水力壓裂實驗可行性高，因此本節(jié)就其可行性進行了探討。
【學(xué)位授予單位】：中國石油大學(xué)(北京)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TE357.1

【相似文獻】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 張波;郭帥;楊學(xué)英;李W

本文編號：2598129