在徑向井完井之后,僅靠幾個(gè)徑向鉆孔溝通油藏,導(dǎo)致油氣井產(chǎn)量未達(dá)到增長(zhǎng)預(yù)期。所以通過(guò)高能氣體壓裂方法對(duì)徑向井進(jìn)行改造便成為一種可行的選擇。本文基于固體力學(xué)和巖石力學(xué)理論,結(jié)合JWL狀態(tài)方程、SPH粒子法和cohesive單元理論,建立了徑向井高能氣體壓裂模型,通過(guò)模擬研究了彈性模量、泊松比、水平主應(yīng)力差、徑向井直徑和徑向井方位角對(duì)裂縫起裂的影響;基于cohesive粘結(jié)單元損傷特性,通過(guò)預(yù)置cohesive裂縫單元,研究了水平主應(yīng)力差、徑向井直徑、彈性模量、泊松比、裝藥量和起爆點(diǎn)數(shù)量對(duì)裂縫擴(kuò)展的影響。研究結(jié)果表明:彈性模量、徑向井方位角與起裂壓力呈正比,泊松比、徑向井直徑、水平主應(yīng)力差與起裂壓力呈反比。在擴(kuò)展階段,彈性模量越大,裂縫的長(zhǎng)度越大,高度越小;泊松比的變化對(duì)裂縫長(zhǎng)和高影響不是很明顯;由最大水平主應(yīng)力改變而引起的水平主應(yīng)力差越大,裂縫的長(zhǎng)度越短,高度所受影響不大;由最小水平主應(yīng)力改變而引起的水平主應(yīng)力差越大,對(duì)裂縫的長(zhǎng)度影響不大,裂縫高度越高;徑向井直徑越大,裂縫長(zhǎng)度和高度均越小;壓裂藥的裝藥量越大,裂縫越長(zhǎng)越高;設(shè)置壓裂藥多個(gè)起爆點(diǎn)進(jìn)行模擬,結(jié)果發(fā)現(xiàn)增加燃爆點(diǎn)位只對(duì)裂縫高度影響... 

【文章來(lái)源】：西安石油大學(xué)陜西省

【文章頁(yè)數(shù)】：61 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

技術(shù)路線圖

西安石油大學(xué)碩士學(xué)位論文11第二章高能氣體壓裂理論基礎(chǔ)了解和掌握高能氣體壓裂機(jī)理是研究其壓裂理論的基礎(chǔ)，分析其井筒周圍應(yīng)力分布主要考慮爆炸產(chǎn)生的沖擊波和應(yīng)力集中現(xiàn)象的影響。高能氣體壓裂主要有起裂和擴(kuò)展兩個(gè)階段，起裂階段利用JWL狀態(tài)方程模擬壓裂藥起爆釋放能量的過(guò)程，并通過(guò)SPH粒子化方法精確模擬產(chǎn)生的沖擊波對(duì)巖石的沖擊效應(yīng)。擴(kuò)展階段結(jié)合固體力學(xué)、巖石力學(xué)、cohesive單元等理論對(duì)裂縫擴(kuò)展過(guò)程進(jìn)行計(jì)算模擬。2.1高能氣體壓裂原理及分析高能氣體壓裂從上世紀(jì)七十年代開始興起，又被成為燃爆壓裂，它和目前主流的水力壓裂有明顯的區(qū)別。圖2-1三種壓裂形式的p-t曲線圖由上圖可以看出，相比爆炸壓裂，高能氣體壓裂作用時(shí)間更長(zhǎng)，峰值壓力較高，壓力降低速度較慢，所以會(huì)形成更長(zhǎng)的裂縫和縫網(wǎng)。而水力壓裂的作用時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，加載速率較低，形成的裂縫條數(shù)也有限，只能形成為數(shù)不多的裂縫，不能有效的形成縫網(wǎng)。2.1.1高能氣體壓裂作用機(jī)理井筒中的高能氣體壓裂藥一旦被點(diǎn)燃，便可以在極短的時(shí)間內(nèi)快速燃燒產(chǎn)生巨量的高溫高壓氣體，這些高壓燃?xì)鈱?duì)井壁巖石施加作用導(dǎo)致裂縫起裂，其機(jī)理主要包括機(jī)械作用、熱作用、化學(xué)作用和沖擊波脈沖作用：（1）機(jī)械作用：燃爆產(chǎn)生大量的高溫高壓燃?xì)庋杆倬奂瘜?dǎo)致井筒內(nèi)壓力驟然升高，當(dāng)井筒內(nèi)壓力一直增大到大于巖石的破裂壓力后，井壁巖石開裂形成多條裂縫，而且這些裂縫可以自行支撐，有效的增大了地層裂縫之間的連通性并解除了近井地帶的污染堵

?嘎剩?齟罅絲紫抖取?（3）化學(xué)作用：火藥燃燒的產(chǎn)物中包含大量的CO、CO2、HCI和N2等氣體，其中HCI氣體在地層中可以溶于水產(chǎn)生具有一定腐蝕性的酸溶液，在高溫的加持下酸液能有效酸化地層從而提高近井地帶的滲透率，由于三種氣體易溶于原油，所以可以降低油水界面張力以方便采出。（4）脈沖作用：在高能氣體壓裂過(guò)程中火藥在密閉空間內(nèi)燃爆會(huì)產(chǎn)生大量的沖擊波，這些沖擊波在地層中可以反射疊加使其能量更大并對(duì)地層產(chǎn)生震蕩效果，會(huì)把地層中的水和堵塞孔道的碎屑排出，這對(duì)近井地帶的解堵和減小滲流阻力具有良好的效果。圖2-2高能氣體壓裂裂縫特點(diǎn)經(jīng)過(guò)幾十年的發(fā)展，高能氣體壓裂主要的壓裂技術(shù)有以下幾種：（1）裸眼井用燃爆壓裂彈這種壓裂彈由炸藥段和火藥段組成，其作用原理是炸藥段引爆后，由于聚能射流的作用，使井壁巖石在垂直方向上裂開，其裂開位置與聚能罩對(duì)應(yīng)。然后由炸藥段燃爆產(chǎn)生的熱量來(lái)引燃火藥段，火藥段燃燒大量產(chǎn)生的高壓燃?xì)庋杆儆咳胍呀?jīng)被炸藥炸開的裂縫內(nèi)，促使裂縫的延伸擴(kuò)展。這種壓裂彈影響裂縫長(zhǎng)度的因素主要有：炸藥性能參數(shù)、炸高、藥形罩的形狀及材質(zhì)和裝藥結(jié)構(gòu)。（2）金屬外殼壓力發(fā)生器金屬外殼壓力發(fā)生器主要由金屬外殼、裝藥結(jié)構(gòu)和點(diǎn)火系統(tǒng)構(gòu)成。它最大的優(yōu)點(diǎn)是金屬外殼可以重復(fù)使用，所以平均每次的費(fèi)用低，且不會(huì)給井下留殘物，施工是可以根據(jù)每口井的情況改變火藥屬性、裝藥結(jié)構(gòu)和點(diǎn)火系統(tǒng)。（3）無(wú)殼壓力發(fā)生器高能氣體壓裂目前已經(jīng)是較為廣泛的壓裂增產(chǎn)技術(shù)之一，其中無(wú)殼彈應(yīng)用相對(duì)于有殼彈更多，它的優(yōu)點(diǎn)主要有：整體重量相對(duì)較輕且現(xiàn)場(chǎng)施工較為方便；裝藥量大釋放能量多、壓裂作用時(shí)間較長(zhǎng)，所以可以獲得更好的地層壓裂效果；無(wú)殼彈裝配簡(jiǎn)單，彈體


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