頁巖儲層壓裂的關(guān)鍵是形成大范圍的有效改造體積,并獲得足夠?qū)Я髂芰Φ牧芽p網(wǎng)絡(luò)體系。然而,壓裂液和支撐劑在復(fù)雜裂縫中存在分流現(xiàn)象,考慮到滑溜水壓裂液低攜砂性能,直接影響主、次裂縫中的支撐劑量和展布形態(tài),以及裂縫的導(dǎo)流能力和有效性。目前,對于復(fù)雜裂縫體系內(nèi)支撐劑的分布規(guī)律、鋪置狀態(tài)、網(wǎng)絡(luò)裂縫有效性等問題認(rèn)識尚不清楚。因此,如何深化認(rèn)識支撐劑的受力、分流、運(yùn)移特征及其影響因素,明確支撐劑的分流與展布機(jī)理,提出提高裂縫長期有效性的方法,對于頁巖儲層的高效開發(fā)有著重要意義。以固液兩相流理論為基礎(chǔ),開展了支撐劑在壓裂液中沉降規(guī)律研究,對影響顆粒沉降及運(yùn)移的主控因素進(jìn)行評價(jià)。根據(jù)頁巖儲層壓裂施工特點(diǎn)及復(fù)雜裂縫分流機(jī)理,采用變密度離散相模型和歐拉拉格朗日模型相耦合的方法,建立了三維復(fù)雜裂縫網(wǎng)絡(luò)支撐劑運(yùn)移模型。模型克服了一般離散相模型顆粒體積系數(shù)小于10%的難題。分析了支撐劑在變裂縫寬度下的流場和濃度分布,開展了任意類型復(fù)雜裂縫內(nèi)支撐劑的運(yùn)移軌跡追蹤,研究了顆粒在主次裂縫內(nèi)鋪置狀態(tài),揭示復(fù)雜裂縫網(wǎng)絡(luò)內(nèi)有效支撐的裂縫尺寸及形態(tài)。根據(jù)實(shí)際壓裂泵注工序,通過研究不同粒徑支撐劑顆粒在復(fù)雜裂縫內(nèi)的分布規(guī)律,提出了提... 

【文章頁數(shù)】：163 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
創(chuàng)新點(diǎn)
第1章 緒論
    1.1 研究目的與意義
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 支撐劑沉降與運(yùn)移規(guī)律研究
        1.2.2 支撐劑非均勻分布研究
        1.2.3 復(fù)雜裂縫導(dǎo)流能力研究
        1.2.4 考慮支撐劑非均勻分布的產(chǎn)能模型
    1.3 存在的主要問題
    1.4 主要研究內(nèi)容及技術(shù)路線
第2章 支撐劑非均勻分布機(jī)理研究
    2.1 顆粒在流體中的沉降規(guī)律
        2.1.1 顆粒在牛頓流體中的沉降
        2.1.2 顆粒在非牛頓流體中的沉降
    2.2 影響支撐劑沉降速度的關(guān)鍵因素
        2.2.1 裂縫寬度與壁面效應(yīng)的影響
        2.2.2 支撐劑濃度的影響
        2.2.3 湍流效應(yīng)的影響
        2.2.4 壓裂液粘度的影響
        2.2.5 天然裂縫及濾失的影響
        2.2.6 新型纖維對沉降的影響
    2.3 復(fù)雜裂縫內(nèi)支撐劑的分流特征
        2.3.1 復(fù)雜裂縫平衡砂堤高度和平衡時間
        2.3.2 頁巖儲層復(fù)雜裂縫內(nèi)分流
    2.4 本章小結(jié)
第3章 復(fù)雜裂縫支撐劑非均勻分布規(guī)律研究
    3.1 復(fù)雜裂縫支撐劑運(yùn)移數(shù)學(xué)模型
        3.1.1 模型的基本假設(shè)
        3.1.2 計(jì)算流體動力學(xué)方程
        3.1.3 支撐劑顆粒受力方程
        3.1.4 幾何模型和網(wǎng)絡(luò)劃分
        3.1.5 初始和邊界條件
    3.2 支撐劑非均勻分布特征
        3.2.1 支撐劑在單縫中的分布規(guī)律
        3.2.2 分段多簇壓裂分布規(guī)律
        3.2.3 支撐劑在復(fù)雜裂縫中的分布規(guī)律
        3.2.4 裂縫內(nèi)進(jìn)砂規(guī)律研究
        3.2.5 定量化表征支撐劑非均勻分布
    3.3 影響支撐劑分布的主控因素分析
        3.3.1 壓裂液排量
        3.3.2 壁面粗糙度
        3.3.3 支撐劑密度的影響
        3.3.4 支撐劑粒徑的影響
        3.3.5 砂比的影響
    3.4 本章小結(jié)
第4章 頁巖儲層復(fù)雜裂縫導(dǎo)流能力研究
    4.1 原始未壓裂裂縫和原位閉合裂縫滲透率測試
        4.1.1 實(shí)驗(yàn)儀器和方法
        4.1.2 原位裂縫與閉合裂縫結(jié)果及分析
    4.2 頁巖自支撐裂縫滲透率
    4.3 支撐劑充填裂縫導(dǎo)流能力
        4.3.1 不同支撐形式的裂縫導(dǎo)流能力
        4.3.2 通道裂縫導(dǎo)流能力
        4.3.3 轉(zhuǎn)向裂縫導(dǎo)流能力
        4.3.4 水巖作用后的裂縫導(dǎo)流能力
    4.4 本章小結(jié)
第5章 復(fù)雜裂縫導(dǎo)流能力計(jì)算模型
    5.1 考慮支撐劑嵌入、重新排列的導(dǎo)流能力計(jì)算模型
        5.1.1 模型的基本假設(shè)
        5.1.2 模型的建立
        5.1.3 模型驗(yàn)證與影響因素分析
    5.2 考慮壓裂液傷害的導(dǎo)流能力計(jì)算模型
        5.2.1 模型的建立
        5.2.2 壓裂液影響因素分析
    5.3 通道壓裂裂縫導(dǎo)流能力的計(jì)算模型
        5.3.1 模型的基本假設(shè)
        5.3.2 模型的建立
        5.3.3 模型的驗(yàn)證與影響因素分析
    5.4 本章小結(jié)
第6章 考慮支撐劑沉降及非均勻分布對壓裂效果的應(yīng)用評價(jià)
    6.1 考慮支撐劑非均勻分布的產(chǎn)能新模型
        6.1.1 非均勻鋪砂成因分析
        6.1.2 支撐劑非均勻分布的表征方法
        6.1.3 支撐劑沉降的表征方法
        6.1.4 產(chǎn)能模型的建立
    6.2 縫間支撐劑非均勻分布的產(chǎn)能研究
        6.2.1 非均勻鋪砂對產(chǎn)能的影響
        6.2.2 裂縫半長的影響
        6.2.3 裂縫導(dǎo)流能力的影響
        6.2.4 裂縫高度的影響
        6.2.5 裂縫簇間距的影響
        6.2.6 儲層基質(zhì)滲透率的影響
    6.3 縫內(nèi)支撐劑沉降的產(chǎn)能研究
        6.3.1 支撐劑沉降對產(chǎn)能的影響
        6.3.2 不同射孔層位對產(chǎn)能的影響
        6.3.3 不同裂縫主導(dǎo)流能力對產(chǎn)能的影響
        6.3.4 不同基質(zhì)滲透率對產(chǎn)能的影響
    6.4 復(fù)雜裂縫支撐劑非均勻分布的產(chǎn)能研究
    6.5 本章小結(jié)
第7章 結(jié)論
參考文獻(xiàn)
致謝
個人簡歷、在學(xué)期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文及研究成果
學(xué)位論文數(shù)據(jù)集


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
[1]超臨界二氧化碳磨料射流流場與射孔特性研究[D]. 賀振國.中國石油大學(xué)(北京) 2016

碩士論文
[1]頁巖儲層壓裂裂縫中支撐劑輸送規(guī)律數(shù)值模擬研究[D]. 張旭東.西南石油大學(xué) 2016
[2]壓裂縫內(nèi)支撐劑沉降和運(yùn)移規(guī)律實(shí)驗(yàn)研究[D]. 李靚.西南石油大學(xué) 2014



本文編號：3656786