我國(guó)的非常規(guī)油氣儲(chǔ)層巖層致密、孔隙度和滲透率極低,開(kāi)采難度大,嚴(yán)重制約著我國(guó)非常規(guī)油氣的生產(chǎn),水力壓裂技術(shù)作為一種增產(chǎn)技術(shù)工藝,成為了提升我國(guó)油氣資源利用效率的重要手段,然而現(xiàn)有水力裂縫擴(kuò)展機(jī)理研究尚滯后于實(shí)際工程應(yīng)用,因此有必要針對(duì)水力裂縫擴(kuò)展行為展開(kāi)進(jìn)一步研究。本文以水力壓裂技術(shù)的工程應(yīng)用為背景,以理論分析為依據(jù)、模型試驗(yàn)為基礎(chǔ)、數(shù)值分析為手段,針對(duì)常規(guī)水力壓裂與循環(huán)水力壓裂兩種壓裂技術(shù),分別從定性與定量的角度,研究了水力壓裂過(guò)程中水力裂縫的起裂與擴(kuò)展行為,主要工作如下:（1）開(kāi)展了常規(guī)水力壓裂室內(nèi)模型試驗(yàn),發(fā)現(xiàn)試件破壞時(shí)僅出現(xiàn)一條水力裂縫,裂縫擴(kuò)展方向垂直于最小主應(yīng)力方向,而預(yù)置裂紋的存在會(huì)降低試塊的破裂水壓力,當(dāng)預(yù)置裂紋傾角增加,破裂壓力有下降的趨勢(shì),而裂紋起裂方向與最小主應(yīng)力方向垂直度隨之增加。（2）開(kāi)展了循環(huán)水力壓裂室內(nèi)模型試驗(yàn),發(fā)現(xiàn)試塊上表面出現(xiàn)多條裂紋,上層出現(xiàn)剝落現(xiàn)象,但是主裂紋只有一條,擴(kuò)展方向垂直于最小主應(yīng)力方向,同時(shí)預(yù)置裂紋的存在會(huì)影響水力裂縫的擴(kuò)展方向以及偏轉(zhuǎn)路徑。（3）基于線(xiàn)彈性斷裂力學(xué)相關(guān)理論,建立了水力壓裂擴(kuò)展有限元數(shù)值計(jì)算模型,結(jié)合該模型提出了一種依據(jù)... 

【文章來(lái)源】：山東大學(xué)山東省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁(yè)數(shù)】：90 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

圖１．１研宂內(nèi)容技術(shù)路線(xiàn)??Ｆｉｇｕｒｅ?１．１?Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ?ｒｏａｄｍａｐ?ｆｏｒ?ｒｅｓｅａｒｃｈ?ｃｏｎｔｅｎｔ??

?山東大學(xué)碩士學(xué)位論文???第二章水力壓裂室內(nèi)模擬試驗(yàn)??２．１試件的制備??本文研宄天然裂縫在水壓作用下的起裂與擴(kuò)展，采用水泥砂漿制作試塊模擬??巖石材料，便于確定天然裂隙的數(shù)量和位置。試驗(yàn)材料由水泥、砂子和水配制而??成，配合比為１：?３：?０．６（質(zhì)量比），其中水泥采用強(qiáng)度為３２．５ＭＰａ的礦渣硅酸鹽??水泥、砂子采用粒徑小于１．２５ｍｍ的混合砂。??試驗(yàn)中所有試件均采用１５０ｍｍｘｌ５０ｍｍｘｌ５０ｍｍ立方體模具制備，分為無(wú)預(yù)??制裂隙的立方體試件與含有預(yù)置裂紋的立方體試件。對(duì)于無(wú)預(yù)置裂紋的試件，制??備時(shí)首先將水泥、砂子和水通過(guò)攪拌機(jī)混合均勻，隨后將水泥砂漿倒入四壁涂有??凡士林的塑料立方體摸具；對(duì)于含有預(yù)置裂紋的試件，采用穿線(xiàn)法在模具內(nèi)制作??預(yù)置裂紋，如圖２．１所示，通過(guò)調(diào)整穿線(xiàn)的位置來(lái)改變預(yù)置裂紋的角度。為防止??水壓在注射時(shí)穿透裂隙，采用ＰＶＣ材料制成２０ｍｍｘ２〇ｍｍ的正方形裂隙，厚度??為０．２ｍｍ，并涂抹凡士林。模具制作完畢后，將攪拌均勻的水泥砂漿倒入涂有凡??士林的模具。??圖２．１模具圖??Ｆｉｇｕｒｅ?２．１?Ｍｏｕｌｄ??將澆筑完成后的試件放置在振動(dòng)臺(tái)上振動(dòng)１５ｍｉｎ，充分密實(shí)并抹平表面。待??試塊初凝后（室溫下約１５ｈ）將其從模具中取出，如圖２．２所示，放入養(yǎng)護(hù)箱內(nèi)??進(jìn)行養(yǎng)護(hù)（溫度２０±１．５°Ｃ，濕度９５％），養(yǎng)護(hù)時(shí)長(zhǎng)為２８ｄ，養(yǎng)護(hù)完成后置于室溫??１０??

?山東大學(xué)碩士學(xué)位論文???下進(jìn)行干燥處理。??ｍｍ??圖２．２試塊初凝??Ｆｉｇｕｒｅ?２．２?Ｃｏｎｃｒｅｔｅ?ｔｅｓｔ?ｂｌｏｃｋ?ａｔ?ｉｎｉｔｉａｌ?ｓｅｔｔｉｎｇ??試驗(yàn)中采用長(zhǎng)度為６５ｍｍ，外徑１０ｍｍ，內(nèi)徑９ｍｍ的鋼管模擬井筒。在養(yǎng)護(hù)??好的試塊上表面中心處（對(duì)角線(xiàn)交點(diǎn)），用臺(tái)鉆鉆取深度為７０ｍｍ，直徑為１２ｍｍ??的圓柱形孔洞，將鋼管與試件的孔洞通過(guò)高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)膠粘結(jié)，保證井筒上端與試??件上表面平齊，在井筒下方預(yù)留５ｍｍ的裸井段，便于將水壓注入預(yù)置裂紋，如??圖２．３所示。??丨?＇卜１??圖２．３井筒、預(yù)置裂紋位置示意圖??Ｆｉｇｕｒｅ?２．３?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｗｅｌｌｂｏｒｅ?ａｎｄ?ｉｎｉｔｉａｌ?ｃｒａｃｋ??為保證井口注水過(guò)程中對(duì)水的密封性，采用橡膠圈進(jìn)行處理。具體操作如下：??在井口周?chē)鶆蛲磕ㄒ粚咏Y(jié)構(gòu)膠，待其凝結(jié)后，用萬(wàn)能膠水將兩個(gè)〇型圈固定??于井口，其中外層０型圈外徑為１９ｍｍ，內(nèi)徑為１７ｍｍ：內(nèi)層０型圈外徑為１０ｍｍ，??內(nèi)徑為８ｍｍ，如圖２．４所示。??１１??

【參考文獻(xiàn)】：
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本文編號(hào)：3219372