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基于离散元法的类岩石材料水力压裂裂缝扩展规律
1
作者
冯国瑞
樊一江
+7 位作者
王朋飞
郭军
高瑞
文晓泽
张鹏飞
朱林俊
钱瑞鹏
张洁
《煤炭学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024年第5期2231-2246,共16页
水力压裂是煤矿井下卸压的重要技术手段,更好地理解裂缝扩展机理对煤层安全开采具有重要意义。为深入探究水力裂缝扩展规律,针对实验室常用的类岩石试件,利用颗粒离散元数值模拟软件MatDEM,建立了二维水力压裂数值模型,开展了不同注液...
水力压裂是煤矿井下卸压的重要技术手段,更好地理解裂缝扩展机理对煤层安全开采具有重要意义。为深入探究水力裂缝扩展规律,针对实验室常用的类岩石试件,利用颗粒离散元数值模拟软件MatDEM,建立了二维水力压裂数值模型,开展了不同注液压力增量的水力压裂试验。试验研究了注液压力增量对水力裂缝扩展的影响,揭示了模型起裂机理,从细观尺度分析了裂隙生成及裂缝扩展规律,并对水力裂缝扩展特性进行了讨论。结果表明:①注液压力增量对模型起裂压力与起裂时间变化趋势的影响相反。起裂压力随注液压力增量变大,其增长趋势不断变缓,并逐渐趋近于5.6 MPa。起裂时间随注液压力增量变大不断减小,其减小趋势同样逐渐减缓。②累计裂隙数目随时间呈指数型增长,将水力压裂过程分为4个阶段(Ⅰ~Ⅳ):无裂隙阶段、裂隙缓慢增长阶段、裂隙稳定增长阶段和裂隙急速增长阶段,分别对应模型起裂前、模型起裂后裂缝形成前、主裂缝扩展以及次级裂缝扩展过程。随注液压力增量变大,第Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ阶段时长不断减小,第Ⅳ阶段时长呈波动式增长。各阶段裂隙数目关系为第Ⅳ阶段最多,第Ⅲ阶段次之、第Ⅱ阶段最少。③随注液压力增量变大,次级裂缝数目由8条增至16条,裂缝增长速度在第Ⅲ阶段以前逐渐减慢,进入第Ⅳ阶段后不断增快。注液压力增量由0.03 MPa增大至0.70 MPa,裂缝最终长度增大1.79倍。④模型内部能量随注液压力增量的变大而增加,且能量输入速度逐渐变快。模型起裂后,高压水在裂缝尖端形成应力集中,促使裂缝继续扩展延伸。较高注液压力增量下,裂缝扩展速度变快,颗粒位移量由压裂孔至模型外侧逐渐减小。注液压力增量的变大会使次级裂缝形成位置向压裂孔靠近,对主裂缝的形成及扩展起抑制作用,而对次级裂缝的形成及扩展起促进作用,裂隙类型均为张拉裂隙。
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关键词
水力压
裂
MatDEM
模型起裂
裂
隙演化
裂
缝扩展
细观
下载PDF
职称材料
水力喷射分段压裂裂缝起裂模型研究
被引量:
5
2
作者
田守嶒
陈立强
+2 位作者
盛茂
李根生
刘庆岭
《石油钻探技术》
CAS
CSCD
北大核心
2015年第5期31-36,共6页
优化设计水力喷射分段压裂施工方案时,需要较为准确地预测不同位置的起裂压力。基于Westergaard理论,建立了考虑裂缝诱导应力场的水力喷射分段压裂起裂模型,分析了受第一条裂缝诱导应力影响的后续裂缝起裂压力,并与现场实际压裂数据进...
优化设计水力喷射分段压裂施工方案时,需要较为准确地预测不同位置的起裂压力。基于Westergaard理论,建立了考虑裂缝诱导应力场的水力喷射分段压裂起裂模型,分析了受第一条裂缝诱导应力影响的后续裂缝起裂压力,并与现场实际压裂数据进行对比;同时,分析了不同裂缝高度、裂缝净压力、原地最小水平主应力和与第一条裂缝的距离对第二条裂缝起裂压力的影响。计算结果显示,模型计算值与压裂试验数据吻合较好。在实际施工参数条件下,裂缝面净压力每增大5 MPa,后续压裂起裂压力增大3 MPa;第一条裂缝高度每增加10m,后续裂缝起裂压力增加2 MPa,诱导应力场影响范围增加30m;与第一条裂缝距离越近,后续裂缝起裂压力越高,最大增幅可达21%;原地最小水平主应力增大,诱导应力场的影响范围并不会增大。研究结果对优化设计水力喷射分段压裂施工方案具有一定的指导作用。
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关键词
水力喷射压
裂
起裂
模型
起裂
压力
诱导应力
下载PDF
职称材料
苏里格气田裸眼水平井分段压裂工艺技术及其应用
被引量:
24
3
作者
郑云川
陶建林
+2 位作者
蒋玲玲
杨南鹏
沈建国
《天然气工业》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2010年第12期44-47,共4页
水平井分段改造是扭转低渗透油气田多井低产、转变发展方式、实现少井高产的重要手段,2010年苏里格气田开始实施大规模的水平井开发,制订了100口水平井的开发部署。但是,裸眼水平井压裂裂缝起裂和延伸的复杂性,以及裂缝条数的不确定性...
水平井分段改造是扭转低渗透油气田多井低产、转变发展方式、实现少井高产的重要手段,2010年苏里格气田开始实施大规模的水平井开发,制订了100口水平井的开发部署。但是,裸眼水平井压裂裂缝起裂和延伸的复杂性,以及裂缝条数的不确定性给裸眼水平井的有效压裂带来了巨大挑战。在介绍分段压裂工具及工序的基础上,重点研究裸眼水平井压裂裂缝的起裂机理,对比直井地层破裂和裂缝延伸的特点,分析了裸眼水平井压裂裂缝的延伸特征,结合实例水平井分段压裂得到裸眼水平井压裂会产生次生裂缝的结论,以增加主裂缝缝长和控制次生裂缝数量为目标,通过净压力拟合和预测的方法建立了裸眼水平井分段压裂参数的力学设计方法。该结论和方法在苏里格气田苏5、桃7区块水平井的分段压裂中取得了成功,压后效果证明了其结论的正确性和方法的有效性。
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关键词
苏里格气田
水平井
裸眼完井
分段压
裂
起裂
模型
裂
缝(岩石)
参数
有效性
下载PDF
职称材料
青海共和盆地干热岩地热储层水力压裂物理模拟和裂缝起裂与扩展形态研究
被引量:
7
4
作者
周舟
金衍
+4 位作者
曾义金
张旭东
周健
汪文智
孟翰
《吉林大学学报(地球科学版)》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2019年第5期1425-1430,共6页
水力压裂是青海共和盆地干热岩地热资源开发的难点技术问题之一。本文基于升级改造的大尺寸真三轴水力压裂物理模拟实验系统模拟干热岩储层高温高压环境,利用青海共和盆地露头岩心进行水力压裂物理模拟实验,揭示干热岩储层水力裂缝的起...
水力压裂是青海共和盆地干热岩地热资源开发的难点技术问题之一。本文基于升级改造的大尺寸真三轴水力压裂物理模拟实验系统模拟干热岩储层高温高压环境,利用青海共和盆地露头岩心进行水力压裂物理模拟实验,揭示干热岩储层水力裂缝的起裂和扩展规律。通过物理模拟实验发现:干热岩储层裂缝起裂可以通过文中提出的起裂模型判断起裂方式和预测起裂压力;水力裂缝在岩石基质中的扩展形态简单,仅沿最大主应力方向延伸;但是水力裂缝会受到岩石中弱面的影响,发生转向沿弱面延伸,形成较复杂的裂缝形态。因此,建议在干热岩储层实际施工中,在天然裂缝发育较丰富的层段开展水力压裂,以实现复杂裂缝网络提取地热能。
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关键词
干热岩
水力压
裂
起裂
模型
扩展形态
共和盆地
储层
地热
下载PDF
职称材料
水力喷射后裂缝起裂位置控制研究
5
作者
张轶群
《化工设计通讯》
CAS
2018年第4期51-52,共2页
优化设计水力喷射分段压裂施工方案时,需要进行水力喷射后裂缝起裂位置控制研究。因此,建立了裂缝的起裂位置模型,研究了裂缝的起裂位置确定方法。
关键词
水力喷射压
裂
起裂
模型
起裂
压力
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职称材料
题名
基于离散元法的类岩石材料水力压裂裂缝扩展规律
1
作者
冯国瑞
樊一江
王朋飞
郭军
高瑞
文晓泽
张鹏飞
朱林俊
钱瑞鹏
张洁
机构
太原理工大学矿业工程学院
矿山岩层控制及灾害防控山西省重点实验室
山西省煤基资源绿色高效开发工程中心
山西浙大新材料与化工研究院
出处
《煤炭学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024年第5期2231-2246,共16页
基金
国家杰出青年科学基金资助项目(51925402)
山西省科技重大专项资助项目(20201102004)
中国科协“青年人才托举工程”资助项目(YESS20200211)。
文摘
水力压裂是煤矿井下卸压的重要技术手段,更好地理解裂缝扩展机理对煤层安全开采具有重要意义。为深入探究水力裂缝扩展规律,针对实验室常用的类岩石试件,利用颗粒离散元数值模拟软件MatDEM,建立了二维水力压裂数值模型,开展了不同注液压力增量的水力压裂试验。试验研究了注液压力增量对水力裂缝扩展的影响,揭示了模型起裂机理,从细观尺度分析了裂隙生成及裂缝扩展规律,并对水力裂缝扩展特性进行了讨论。结果表明:①注液压力增量对模型起裂压力与起裂时间变化趋势的影响相反。起裂压力随注液压力增量变大,其增长趋势不断变缓,并逐渐趋近于5.6 MPa。起裂时间随注液压力增量变大不断减小,其减小趋势同样逐渐减缓。②累计裂隙数目随时间呈指数型增长,将水力压裂过程分为4个阶段(Ⅰ~Ⅳ):无裂隙阶段、裂隙缓慢增长阶段、裂隙稳定增长阶段和裂隙急速增长阶段,分别对应模型起裂前、模型起裂后裂缝形成前、主裂缝扩展以及次级裂缝扩展过程。随注液压力增量变大,第Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ阶段时长不断减小,第Ⅳ阶段时长呈波动式增长。各阶段裂隙数目关系为第Ⅳ阶段最多,第Ⅲ阶段次之、第Ⅱ阶段最少。③随注液压力增量变大,次级裂缝数目由8条增至16条,裂缝增长速度在第Ⅲ阶段以前逐渐减慢,进入第Ⅳ阶段后不断增快。注液压力增量由0.03 MPa增大至0.70 MPa,裂缝最终长度增大1.79倍。④模型内部能量随注液压力增量的变大而增加,且能量输入速度逐渐变快。模型起裂后,高压水在裂缝尖端形成应力集中,促使裂缝继续扩展延伸。较高注液压力增量下,裂缝扩展速度变快,颗粒位移量由压裂孔至模型外侧逐渐减小。注液压力增量的变大会使次级裂缝形成位置向压裂孔靠近,对主裂缝的形成及扩展起抑制作用,而对次级裂缝的形成及扩展起促进作用,裂隙类型均为张拉裂隙。
关键词
水力压
裂
MatDEM
模型起裂
裂
隙演化
裂
缝扩展
细观
Keywords
hydraulic fracturing
MatDEM
model initiation
fissure evolution
fracture propagation
meso
分类号
TD350 [矿业工程—矿井建设]
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职称材料
题名
水力喷射分段压裂裂缝起裂模型研究
被引量:
5
2
作者
田守嶒
陈立强
盛茂
李根生
刘庆岭
机构
油气资源与探测国家重点实验室(中国石油大学(北京))
中海油能源发展股份有限公司工程技术分公司
出处
《石油钻探技术》
CAS
CSCD
北大核心
2015年第5期31-36,共6页
基金
国家自然科学基金重大项目"多重耦合下的页岩油气安全优质钻井理论"(编号:51490652)资助
文摘
优化设计水力喷射分段压裂施工方案时,需要较为准确地预测不同位置的起裂压力。基于Westergaard理论,建立了考虑裂缝诱导应力场的水力喷射分段压裂起裂模型,分析了受第一条裂缝诱导应力影响的后续裂缝起裂压力,并与现场实际压裂数据进行对比;同时,分析了不同裂缝高度、裂缝净压力、原地最小水平主应力和与第一条裂缝的距离对第二条裂缝起裂压力的影响。计算结果显示,模型计算值与压裂试验数据吻合较好。在实际施工参数条件下,裂缝面净压力每增大5 MPa,后续压裂起裂压力增大3 MPa;第一条裂缝高度每增加10m,后续裂缝起裂压力增加2 MPa,诱导应力场影响范围增加30m;与第一条裂缝距离越近,后续裂缝起裂压力越高,最大增幅可达21%;原地最小水平主应力增大,诱导应力场的影响范围并不会增大。研究结果对优化设计水力喷射分段压裂施工方案具有一定的指导作用。
关键词
水力喷射压
裂
起裂
模型
起裂
压力
诱导应力
Keywords
hydraulic jet fracturing
fracture initiation model
fracture initiation pressure
induced stress
分类号
TE357.11 [石油与天然气工程—油气田开发工程]
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职称材料
题名
苏里格气田裸眼水平井分段压裂工艺技术及其应用
被引量:
24
3
作者
郑云川
陶建林
蒋玲玲
杨南鹏
沈建国
机构
川庆钻探工程有限公司井下作业公司
川庆钻探工程有限公司苏里格项目经理部
出处
《天然气工业》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2010年第12期44-47,共4页
文摘
水平井分段改造是扭转低渗透油气田多井低产、转变发展方式、实现少井高产的重要手段,2010年苏里格气田开始实施大规模的水平井开发,制订了100口水平井的开发部署。但是,裸眼水平井压裂裂缝起裂和延伸的复杂性,以及裂缝条数的不确定性给裸眼水平井的有效压裂带来了巨大挑战。在介绍分段压裂工具及工序的基础上,重点研究裸眼水平井压裂裂缝的起裂机理,对比直井地层破裂和裂缝延伸的特点,分析了裸眼水平井压裂裂缝的延伸特征,结合实例水平井分段压裂得到裸眼水平井压裂会产生次生裂缝的结论,以增加主裂缝缝长和控制次生裂缝数量为目标,通过净压力拟合和预测的方法建立了裸眼水平井分段压裂参数的力学设计方法。该结论和方法在苏里格气田苏5、桃7区块水平井的分段压裂中取得了成功,压后效果证明了其结论的正确性和方法的有效性。
关键词
苏里格气田
水平井
裸眼完井
分段压
裂
起裂
模型
裂
缝(岩石)
参数
有效性
Keywords
Sulige Gas Field,horizontal well,open hole completion,multiple fracturing,fracture initiation model,fracture,parameter
分类号
TE377 [石油与天然气工程—油气田开发工程]
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职称材料
题名
青海共和盆地干热岩地热储层水力压裂物理模拟和裂缝起裂与扩展形态研究
被引量:
7
4
作者
周舟
金衍
曾义金
张旭东
周健
汪文智
孟翰
机构
中国石油大学(北京)油气资源与探测国家重点实验室
中国石化石油工程技术研究院
出处
《吉林大学学报(地球科学版)》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2019年第5期1425-1430,共6页
基金
国家重点研发计划项目(2018YFB1501802-03)
中国石油大学(北京)科研基金项目(2462016YJRC017)~~
文摘
水力压裂是青海共和盆地干热岩地热资源开发的难点技术问题之一。本文基于升级改造的大尺寸真三轴水力压裂物理模拟实验系统模拟干热岩储层高温高压环境,利用青海共和盆地露头岩心进行水力压裂物理模拟实验,揭示干热岩储层水力裂缝的起裂和扩展规律。通过物理模拟实验发现:干热岩储层裂缝起裂可以通过文中提出的起裂模型判断起裂方式和预测起裂压力;水力裂缝在岩石基质中的扩展形态简单,仅沿最大主应力方向延伸;但是水力裂缝会受到岩石中弱面的影响,发生转向沿弱面延伸,形成较复杂的裂缝形态。因此,建议在干热岩储层实际施工中,在天然裂缝发育较丰富的层段开展水力压裂,以实现复杂裂缝网络提取地热能。
关键词
干热岩
水力压
裂
起裂
模型
扩展形态
共和盆地
储层
地热
Keywords
hot dry rock
hydraulic fracturing
initiation model
fracture propagation
Gonghe basin
reservoirs
geotherm
分类号
P314.9 [天文地球—固体地球物理学]
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职称材料
题名
水力喷射后裂缝起裂位置控制研究
5
作者
张轶群
机构
东北石油大学电子科学学院
出处
《化工设计通讯》
CAS
2018年第4期51-52,共2页
文摘
优化设计水力喷射分段压裂施工方案时,需要进行水力喷射后裂缝起裂位置控制研究。因此,建立了裂缝的起裂位置模型,研究了裂缝的起裂位置确定方法。
关键词
水力喷射压
裂
起裂
模型
起裂
压力
Keywords
hydraulic injection fracturing
crack initiation model
initiation pressure
分类号
TE357 [石油与天然气工程—油气田开发工程]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
基于离散元法的类岩石材料水力压裂裂缝扩展规律
冯国瑞
樊一江
王朋飞
郭军
高瑞
文晓泽
张鹏飞
朱林俊
钱瑞鹏
张洁
《煤炭学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024
0
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职称材料
2
水力喷射分段压裂裂缝起裂模型研究
田守嶒
陈立强
盛茂
李根生
刘庆岭
《石油钻探技术》
CAS
CSCD
北大核心
2015
5
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职称材料
3
苏里格气田裸眼水平井分段压裂工艺技术及其应用
郑云川
陶建林
蒋玲玲
杨南鹏
沈建国
《天然气工业》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2010
24
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职称材料
4
青海共和盆地干热岩地热储层水力压裂物理模拟和裂缝起裂与扩展形态研究
周舟
金衍
曾义金
张旭东
周健
汪文智
孟翰
《吉林大学学报(地球科学版)》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2019
7
下载PDF
职称材料
5
水力喷射后裂缝起裂位置控制研究
张轶群
《化工设计通讯》
CAS
2018
0
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职称材料
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