非常規(guī)油氣藏的儲量豐富,但是由于其滲透率極低,開采難度較大,必須通過采用水力壓裂技術產(chǎn)生水力裂縫達到增產(chǎn)的目的。另外,地質(zhì)結構一般異常復雜,存在大量天然裂隙和層理結構,它們與水力壓裂裂縫相互連通有利于提高裂縫網(wǎng)絡的連通性,從而進一步提高產(chǎn)量。為確保形成有效的裂縫網(wǎng)絡,研究水力壓裂過程的影響因素至關重要。本文建立了基于離散裂縫模型和擴展有限元法的二維水力壓裂模型,該模型考慮了壓裂液流動、巖石變形、流固耦合作用及裂縫的相交規(guī)律,并且基于擴展有限元法的優(yōu)勢只需采用規(guī)則的正交網(wǎng)格。流固耦合體現(xiàn)在基質(zhì)中壓裂液滲流與固體骨架變形的相互影響,壓力場影響骨架變形從而改變裂縫寬度,裂縫寬度反過來會改變裂縫的滲透率繼而影響壓力場。為準確描述地應力的影響,本文將位移場分解為地應力引起的初始位移場和壓裂液作用的有效位移場。另一方面,在求解應力強度因子時采用考慮體積力影響的相互作用J積分域形式,避免了裂尖應力奇異造成的誤差。為了驗證本文模型的可靠性,首先與經(jīng)典的KGD模型理論解進行對比,運用本文模型模擬得到裂縫擴展過程的裂縫長度與最大縫寬數(shù)值解與理論解相吻合,同時還與判斷相交裂縫穿透與否的實驗結果進行了對比,對... 

【文章來源】：中國科學技術大學安徽省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：83 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖１．１我國石油資源分布??水力壓裂技術最早于１９４７年出現(xiàn)在美國的堪薩斯州，己經(jīng)經(jīng)歷了七十多年??

＊？?鷸海Ｍ＿＿氣國??圖１．１我國石油資源分布??水力壓裂技術最早于１９４７年出現(xiàn)在美國的堪薩斯州，己經(jīng)經(jīng)歷了七十多年??的研究發(fā)展ｍ，而我國最早于１９５５年在玉門油田運用水力壓裂技術進行開采。??該技術最初在２０世紀６０年代中期以前只針對較淺儲層的水平裂縫，到２０世紀??６０年代中期以后發(fā)展為垂直裂縫，再到２０世紀９０年代逐漸重視對低滲油氣藏??的開采，其中水平井壓裂運用得最為廣泛，最后發(fā)展到現(xiàn)在擁有清水壓裂、總體??優(yōu)化壓裂、（：０２泡沫壓裂、小井眼壓裂等多種壓裂技術［８］。水力壓裂主要針對不??同的地質(zhì)條件和不同特點的油氣藏進行技術改進，其中清水壓裂成本低、對地層??的損害較小，主要運用于較淺的油氣藏；低滲砂巖油氣藏主要應用總體優(yōu)化壓裂??技術；低壓、水敏油氣藏主要應用Ｃ０２泡沫壓裂

二維水力壓裂模型中裂縫的高度為定值，壓裂液在裂縫內(nèi)部為一維流動，該??模型的代表有ＫＧＤ模型和ＰＫＮ模型。??ＫＧＤ模型最初由Ｋｈｒｉｓｔｉａｎｏｖｉｃ和Ｚｈｅｌｔｏｖ［３１］針對垂直裂縫建立，如圖１．３所??示，該模型為水平面內(nèi)平面應變模型，裂縫橫截面為矩形，裂縫高度方向縫寬相??等。１９６９年Ｇｅｅｒｔｓｍａ和Ｋｌｅｒｋ［３２］修正了?ＫＧＤ模型，涉及如何計算流體的濾失??量，隨后ＤａｎｅＳｈｙ［３３］在研究工作中引入了壓裂液的冪律性質(zhì)，并完善了假設條件。??＿：：丨：丨：：：：丨：：丨丨丨丨：：丨：ｏ：東??議＿＿｜咖丨霉：丨：：地應力??水平截面??圖１．３?ＫＧＤ模型示意圖??ＰＫＮ模型最初在１９６１年由Ｐｅｒｋｉｎｓ和Ｋｅｍ［３４］提出，該模型在豎直面內(nèi)假設??５??


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