發(fā)布時間：2020-07-06 12:56

【摘要】：徑向井技術(shù)能實現(xiàn)鉆頭在套管中極小曲率半徑轉(zhuǎn)向,降低了水平井眼鉆井施工的復雜性,大幅度減少鉆井成本;而徑向井技術(shù)采用水力噴射作用來破巖成孔,非常適合用在松軟的煤層之中;因此,近年來該項技術(shù)逐漸在山西等地的煤儲層中得到應用。為了獲得更好的開發(fā)效果,現(xiàn)場對徑向井眼分段壓裂技術(shù)進行了初步試驗,但遇到摩阻過高的問題,難以形成有效裂縫。鑒于此,本文改變以往的探索方向,研究對煤層徑向井直接進行裸眼壓裂的特征,在此基礎(chǔ)上優(yōu)化設(shè)計壓裂施工方式。本文基于煤儲層物性,考慮多孔介質(zhì)的流固耦合作用及徑向井眼處的應力集中,建立三維彈性有限元模型,對煤層徑向井壓裂時的起裂特征徑向研究;明確了徑向井眼的直徑、長度、數(shù)量、方位角以及地應力差對起裂壓力、起裂位置和方向的影響;發(fā)現(xiàn)了徑向井眼對裂縫的初始延伸方向有很強的引導作用。采用XFEM方法,對裂縫延伸過程和裂縫形態(tài)進行研究;明確了徑向井眼長度、方位角、壓裂液排量和地應力差對裂縫延伸的影響;發(fā)現(xiàn)了裂縫雙面在剪切作用下產(chǎn)生錯位而導致縫寬分布不均的現(xiàn)象。對煤層徑向井壓裂工藝進行優(yōu)化設(shè)計;給出了合理的徑向井眼參數(shù)和排布方式;優(yōu)選了支撐劑、壓裂液類型及其配方;優(yōu)化了煤層徑向壓裂施工的工藝參數(shù)。
【學位授予單位】：中國石油大學(北京)
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TE377
【圖文】：

煤層徑向井壓裂技術(shù) 徑向井技術(shù)介紹徑向井技術(shù)也被稱作超短半徑水平井鉆井技術(shù)（URRS）[33]。其特點主要體下幾點：①曲率半徑��；一般情況下曲率半徑在 0.3m 左右，對套管損傷小證徑向分支準確分布在目標層內(nèi)；②井眼直徑��；通常其井眼直徑在 30m 之間，在套管上開窗比較��；③相比射孔能更遠距離打開地層；徑向分支般有幾十米甚至上百米，遠長于射孔深度；④徑向分支多；在同一個水平面鉆出少則三四個，多則十幾個的小型水平井眼；⑤施工簡單；鉆井過程不需旋轉(zhuǎn)，鉆壓施加簡單方便，能減少井下復雜情況的發(fā)生，而且施工周期更短層污染�。挥捎诶酶邏核淞鏖_孔，破巖機理與普通鉆井不同，對地層污染很小。

中國石油大學（北京）碩士專業(yè)學位論文影響，這些因素包括徑向井眼長度、方位角、壓裂液排作用對縫寬沿著縫長方向分布的影響。層徑向井壓裂工藝優(yōu)化設(shè)計徑向井壓裂，優(yōu)化設(shè)計徑向井眼參數(shù)、排布方式；優(yōu)方，優(yōu)選支撐劑；最終對徑向井壓裂的施工參數(shù)進行線

對水力壓裂過程中破裂壓力的理論計算大概分為解析和數(shù)值兩種方法[51-53]。以往分析過程中，一般會采用靜態(tài)分析辦法，忽略流固耦合過程中流體向地層的滲透，這樣的做法使得計算模型與實際巖石破裂過程的應力狀態(tài)相差較大，最終導致計算結(jié)果存在很大偏差。為分析徑向井壓裂時起裂壓力與各參數(shù)之間的關(guān)系，本文將在前人的基礎(chǔ)上進一步拓展，對煤層中裂縫起裂進行動態(tài)模擬，采用大型力學數(shù)值模擬軟件ABAQUS，同時考慮井筒和徑向井眼處的應力集中、流固耦合條件，結(jié)合巖石破裂準則，分析各種相關(guān)參數(shù)對徑向水平井眼起裂的影響。2.1.1 軟件介紹ABAQUS 是一套用于工程模擬的大型有限元軟件，能夠模擬研究結(jié)構(gòu)體應力應變狀態(tài)、流體流動等很多領(lǐng)域的問題。巖土力學（流體滲透/應力耦合分析）、斷裂力學也是這款軟件應用的主要方面。

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