【摘要】：美國(guó)頁(yè)巖氣的商業(yè)開發(fā)對(duì)世界能源格局產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響,經(jīng)過(guò)數(shù)十年的探索研究與礦場(chǎng)實(shí)踐,我國(guó)對(duì)于頁(yè)巖氣的勘探開發(fā)也已進(jìn)入急劇增長(zhǎng)期,作為一種清潔、高效的非常規(guī)能源,頁(yè)巖氣的大規(guī)模開發(fā),對(duì)于優(yōu)化我國(guó)能源結(jié)構(gòu)、大力推行清潔低碳發(fā)展戰(zhàn)略也具有積極作用。水力壓裂作為頁(yè)巖氣開發(fā)的必要手段,其工藝實(shí)施直接決定了頁(yè)巖氣產(chǎn)量的高低,但由于頁(yè)巖基質(zhì)滲透率極低,只有依靠水平井分段多簇壓裂技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)頁(yè)巖儲(chǔ)層整體上的三維壓裂改造才能產(chǎn)生工業(yè)氣流,為此,需要建立特定的裂縫延伸模型來(lái)模擬頁(yè)巖儲(chǔ)層縫網(wǎng)幾何形態(tài)及其擴(kuò)展規(guī)律,進(jìn)而科學(xué)指導(dǎo)壓裂設(shè)計(jì),為頁(yè)巖氣的高效開發(fā)提供理論支撐。頁(yè)巖儲(chǔ)層實(shí)施壓裂過(guò)程中,伴隨著大規(guī)模壓裂液注入井底,當(dāng)井底壓力超過(guò)井壁附近地應(yīng)力并達(dá)到巖石抗張強(qiáng)度后,地層將產(chǎn)生水力裂縫,而水力裂縫在延伸過(guò)程中與地層天然裂縫交互作用,激活天然裂縫,進(jìn)而增加裂縫的復(fù)雜程度,同時(shí)裂縫在延伸過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生誘導(dǎo)應(yīng)力改變?cè)貞?yīng)力場(chǎng),促使延伸機(jī)理進(jìn)一步復(fù)雜化,基于此,本文以頁(yè)巖水平井分段多簇壓裂裂縫延伸模擬為目標(biāo),主要開展了以下工作:(1)在礦場(chǎng)進(jìn)行天然裂縫識(shí)別的基礎(chǔ)上,運(yùn)用統(tǒng)計(jì)學(xué)方法定量表征天然裂縫基礎(chǔ)參數(shù),進(jìn)而建立頁(yè)巖儲(chǔ)層中的隨機(jī)天然裂縫分布模型;(2)基于線彈性力學(xué)和斷裂力學(xué)等相關(guān)理論,建立了水力裂縫與天然裂縫相交力學(xué)作用準(zhǔn)則,在此基礎(chǔ)上分析了水力裂縫與天然裂縫相交后的各種延伸模式,為裂縫延伸理論構(gòu)建提供支撐;(3)根據(jù)位移不連續(xù)方法研究裂縫誘導(dǎo)應(yīng)力場(chǎng),在常位移不連續(xù)方法基本理論上進(jìn)行高度修正,將無(wú)限裂縫高度修正為有限裂縫高度,通過(guò)將水力裂縫沿縫長(zhǎng)離散為若干位移不連續(xù)單元,建立了給定縫內(nèi)壓力和初始遠(yuǎn)地應(yīng)力條件下任意位置分布、任意長(zhǎng)度和任意間距的水力多裂縫相互干擾下的誘導(dǎo)應(yīng)力場(chǎng)計(jì)算模型;(4)運(yùn)用位移不連續(xù)方法研究壓裂過(guò)程中巖石形變,結(jié)合PKN模型模擬縫內(nèi)壓裂液的流動(dòng),推導(dǎo)出了頁(yè)巖儲(chǔ)層隨機(jī)裂縫分布下的裂縫延伸模型,利用有限差分法對(duì)模型進(jìn)行數(shù)值求解,開展了頁(yè)巖儲(chǔ)層單裂縫、順序壓裂和交替壓裂的裂縫擴(kuò)展模擬研究,同時(shí)對(duì)影響頁(yè)巖裂縫擴(kuò)展的地質(zhì)因素和工程因素進(jìn)行了分析。論文構(gòu)建的裂縫延伸模型為模擬頁(yè)巖隨機(jī)天然裂縫分布下的裂縫延伸提供了理論工具和方法,為認(rèn)識(shí)頁(yè)巖隨機(jī)天然裂縫分布下的裂縫延伸規(guī)律具有重要意義,對(duì)現(xiàn)場(chǎng)壓裂優(yōu)化設(shè)計(jì)具有一定的指導(dǎo)作用。
【學(xué)位授予單位】：西南石油大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TE377
【圖文】：

-我國(guó)頁(yè)巖氣開發(fā)產(chǎn)盆變化

圖１－３頁(yè)巖水平井分段多簇壓裂模式逡逑，

圖１－４邋ＣＧＤ模型示意圖逡逑１％１年，Ｐｅｒｋｉｎｓ和ＫｅｍＰｌ最先提出了邋ＰＫＮ模型，假設(shè)裂縫高度為定值，并假設(shè)裂逡逑

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2778411