径向井辅助前置液酸压裂缝扩展数值模拟

基于扩展有限元及双尺度连续模型理论建立径向井辅助前置液酸压裂缝扩展模型,引入偏离系数作为量化评价指标,分析各因素对裂缝形态的影响,并利用灰色关联分析方法明确主控因素。结果表明:径向井对前置液酸压裂缝扩展具有显著引导作用,裂缝优先沿径向井方向起裂并扩展一定距离,而后逐渐偏向最大水平主应力方向;径向井方位角、水平地应力差和地层弹性模量越小,径向井长度越长,偏离系数越小,径向井引导效果越好,其中水平地应力差为主控因素;当径向井方位角为15°时,前置液酸压裂缝沿着径向井方向扩展14.32 m后偏向最大水平主应力方向,径向井的引导效果最好,偏离系数为0.005。

灰岩酸蚀裂缝软化区域力学特性与微观特征

碳酸盐岩储层常采用酸化酸压工艺进行改造,酸蚀后岩石表面的微观结构被溶蚀破坏,岩石力学特性发生显著变化,进而影响最终的改造效果。为明确酸蚀对灰岩力学特性和微观孔隙结构变化的影响规律,开展了酸蚀前后灰岩力学特性实验、表面形态特征扫描电镜研究和微观孔隙结构核磁共振表征。结果表明,酸蚀后岩石表面出现了一定厚度的酸蚀软化层,厚度约为11.61μm。值得注意的是,由于酸蚀软化层的存在,灰岩抗压强度、弹性模量与表面硬度均降至酸蚀前的约40%。酸蚀后表层岩石内部产生了大小不一的溶蚀孔洞,并在溶蚀孔洞周边引发应力集中,改变了酸蚀软化层的应力分布。在高闭合应力作用下,溶蚀孔洞易于发生挤压变形或坍塌破坏,这也是酸蚀软化层力学性质改变的主要原因。结合核磁共振T2谱,发现孔径尺寸在1nm~1μm的孔隙数量变化最大,酸液溶蚀改变了灰岩软化层内部的孔隙结构,进而显著影响酸蚀后岩石的力学性质。

纳米SiO_(2)/酚醛树脂复合材料裂纹扩展行为分析及力学性能研究

油气井出砂是疏松砂岩油气藏开采面临的主要矛盾。树脂固结人工井壁防治细粉砂效果优良,可实现复杂井况下的无筛管防砂,是目前油田应用最广泛的化学防砂方法,决定其防砂成败的关键是树脂的固结性能。借助扩展有限元(XFEM)对裂纹经过单个粒子、一对粒子、均匀分布的多个粒子进行数值模拟,研究纳米粒子对裂纹扩展路径和损伤耗散能量的影响,发现纳米SiO_(2)对裂纹影响区间为5个纳米粒子直径,纳米SiO_(2)的最佳质量分数为树脂基体的3%。树脂样条的抗冲击强度和树脂防砂体的抗压强度的测定结果表明,纳米SiO_(2)质量分数为3%时,树脂样条抗冲击强度提高39%左右,树脂防砂体抗压强度提高36%左右,显著改善了酚醛树脂的力学性能。