本文關鍵詞：水力壓裂過程中誘導應力擾動機制的數(shù)值模擬研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：水力壓裂技術在對致密油氣儲層增透改造方面發(fā)揮了巨大作用。由于開采難度的加大,在進行水力壓裂過程中僅僅依靠單一裂縫對儲層的改造已不能滿足對增透的要求,同樣很難取得預期的增產(chǎn)效果。以“分段多簇壓裂”、“同步壓裂”、“交叉式壓裂”等為代表的“體積改造”技術隨之產(chǎn)生。體積改造過程中,水力裂縫間交叉、疊加,且縫間距離相對較近,水力裂縫之間也隨之發(fā)生相互的擾動作用,既有天然裂縫對水力裂縫也同樣存在明顯干擾。本文針對以上應用需求,以縫間誘導應力干擾為出發(fā)點,應用基于滲流-應力-損傷(FSD)耦合方程的RFPA2D-Flow軟件,開展了平行裂縫間相互擾動及同步壓裂過程中應力擾動相關的模擬研究工作。首先對比分析了單縫誘導應力場的數(shù)值解和彈性解析解,揭示了水力裂縫誘導應力對地應力場的影響規(guī)律,并進一步分析了網(wǎng)狀水力裂縫及天然裂縫受誘導應力場的影響機制。其次對兩條預制平行裂縫及兩條同步擴展裂縫周邊的誘導應力變化規(guī)律進行研究,結果表明小裂縫間距、長裂縫和小主應力比更有利于主應力反轉和網(wǎng)狀裂縫的形成。隨后研究了三條同步擴展的平行裂縫的幾何形態(tài),研究表明較小縫間距和大主應力比會造成中間裂縫很難起裂或起裂后迅速止裂,不易形成有效裂縫。較小的主應力比值有利于裂縫轉向,產(chǎn)生沿原始最小主應力方向的分支裂縫,更有利于在儲層中形成復雜裂縫網(wǎng)絡。在合適的地應力條件和縫間距下,中間裂縫能突破“擴展抑制期”而進入“二次擴展期”。最后對配對井相同壓裂段間裂縫靜、動態(tài)誘導應力擾動機制進行研究。并研究了天然裂縫對水力裂縫的影響機制,同時對裂隙巖體的同步壓裂進行模擬。結果表明,相向延伸水力裂縫的誘導應力相互疊加,其對地應力場產(chǎn)生的擾動作用相對單井裂縫更加明顯。水平主應力差較小時,配對井相同壓裂段裂縫在相向延伸過程中相互吸引的趨勢越明顯,分支縫越多；小主應力差、小逼近角且高脆性礦物充填的天然裂縫更易使水力裂縫轉向;對于非完全充填雁列式裂縫型儲層,大主應力方位與天然裂縫呈30°至60°夾角時,天然裂縫起裂及失穩(wěn)壓力適中,可有效降低施工難度,同時該角度范圍也利于一定數(shù)量的分支縫形成。同步壓裂技術可對目標儲層實現(xiàn)充分改造,具有良好應用前景。
【關鍵詞】：應力干擾 誘導應力 平行裂縫 裂縫干擾 同步壓裂 天然裂縫 縫網(wǎng)
【學位授予單位】：大連理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TE357.1
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 緒論9-20
• 1.1 課題研究背景及意義9-11
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-18
• 1.2.1 誘導應力場研究現(xiàn)狀11-12
• 1.2.2 裂縫形態(tài)縫間擾動研究現(xiàn)狀12-15
• 1.2.3 天然裂縫的影響研究現(xiàn)狀15-16
• 1.2.4 “體積改造”技術發(fā)展及研究現(xiàn)狀16-18
• 1.3 存在問題及本文研究內(nèi)容18-20
• 1.3.1 當前研究存在的問題18-19
• 1.3.2 本文的主要研究內(nèi)容19-20
• 2 RFPA~(2D)-Flow簡介及數(shù)值模型的實現(xiàn)20-24
• 2.1 滲流—應力耦合基本方程20-22
• 2.1.1 基本假定20-21
• 2.1.2 流固耦合的基本方程21-22
• 2.2 滲流—損傷耦合基本方程22-24
• 2.2.1 壓剪損傷演化滲流—損傷耦合方程22
• 2.2.2 拉伸損傷演化滲流—損傷耦合方程22-24
• 3 單縫誘導應力場及誘導應力干擾機理24-29
• 3.1 單縫誘導應力場24-26
• 3.2 誘導應力干擾機理26-28
• 3.2.1 誘導應力對水力裂縫復雜度的影響26-27
• 3.2.2 誘導應力對天然裂縫的影響27
• 3.2.3 誘導應力對水力裂縫止裂的影響27-28
• 3.3 本章小結28-29
• 4 平行多縫誘導應力干擾機制29-42
• 4.1 預制平行雙縫誘導應力場分析29-34
• 4.1.1 模型介紹29-30
• 4.1.2 裂縫間距的影響30-31
• 4.1.3 裂縫長度的影響31-33
• 4.1.4 原始主應力狀態(tài)的影響33-34
• 4.2 平行雙縫同步擴展誘導應力干擾分析34-36
• 4.2.1 裂縫形態(tài)34-35
• 4.2.2 縫同步擴展過程誘導應力分析35-36
• 4.3 平行多縫同步擴展誘導應力干擾分析36-40
• 4.3.1 裂縫間距的影響36-38
• 4.3.2 原始主應力狀態(tài)的影響38
• 4.3.3 非均勻性的影響38-40
• 4.4 本章小結40-42
• 5 裂隙巖體同步壓裂干擾機制的數(shù)值模擬研究42-58
• 5.1 同步壓裂力學機理42-45
• 5.1.1 同步壓裂過程中應力場分析43-44
• 5.1.2 同步壓裂對天然裂縫開啟的影響44-45
• 5.2 相向延伸裂縫動態(tài)干擾機制研究45-47
• 5.2.1 模型介紹45-46
• 5.2.2 計算結果分析46-47
• 5.3 充填天然裂縫對水力裂縫的干擾47-52
• 5.3.1 充填天然裂縫與非充填天然裂縫47
• 5.3.2 干擾模式47-48
• 5.3.3 數(shù)值模型48-49
• 5.3.4 主應力差的影響49-50
• 5.3.5 水力裂縫與天然裂縫交角的影響50
• 5.3.6 充填礦物脆性的影響50-52
• 5.4 方位角對未充填雁列式裂縫延伸的影響52-55
• 5.4.1 數(shù)值模型52-53
• 5.4.2 計算結果53-55
• 5.5 節(jié)理巖體中同步壓裂模擬55-56
• 5.6 本章小結56-58
• 結論58-60
• 展望60-61
• 參考文獻61-65
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表學術論文情況65-66
• 致謝66-67

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本文編號：301940