岩石闭合裂缝的压剪断裂形态

介绍了对含闭合裂缝岩石试件在达到峰值压剪荷载时卸荷的裂缝断裂形态观察结果。结果表明，原有闭合裂缝已张开；裂缝尖端区域岩石晶粒已破碎，并可见碎粒剪切错动与偏转；次生裂缝组的走向与微裂区的形状呈不对称的桑叶状，与张开裂缝（切口）尖端岩石断裂形态相似；岩石压剪主剪断面沿该破裂区上部边界扩展。

岩石塑性对超深储层裂缝闭合的影响研究

为了分析岩石塑性对生产过程中裂缝闭合的影响,在Herz接触模型基础上,采用Drucker-Prager屈服准则,建立了弹塑性裂缝闭合模型,分析了不同地应力和岩石塑性参数对裂缝闭合行为的影响。结果表明:弹性模量、硬化参数和粘聚力是影响塑性裂缝闭合的关键因素。粘聚力越大,初始屈服应力就越大。硬化参数与弹性模量的比值越大,后继屈服应力越大,裂缝闭合塑性效应越弱。另外,地应力对裂缝闭合也有较大的影响,在裂缝面法向上的正应力越大,裂缝闭合塑性效应系数越高。

裂缝性储层天然缝与水力缝开启条件及扩展规律研究

为了揭示裂缝性储层天然裂缝与水力裂缝开启条件及扩展规律,降低水窜风险,采用地应力测试、天然裂缝观察、水力裂缝扩展试验及模拟等方法,系统研究了天然裂缝与水力裂缝开启条件及扩展规律、水平应力差对水力裂缝扩展的影响及天然裂缝与水力裂缝相沟通的净压力。研究结果显示,研究区的垂向应力σ_(v)>最大水平主应力σ_(H)>最小水平主应力σ_(h),垂向应力、最大水平主应力和最小水平主应力的梯度分别为0.025,0.020和0.017 MPa/m;研究区致密砂岩中裂缝滑动的临界压力梯度在0.018~0.020 MPa/m,平均为0.019 MPa/m;当天然裂缝内临界压力梯度超过0.020 MPa/m时,无效缝均转变为有效缝。水平应力差从0增至10 MPa过程中,水力裂缝长度逐渐增加;10 MPa应力差条件下所形成水力裂缝的长度约为0及5 MPa应力差条件下水力裂缝的1.52倍。压裂试验结果显示,当水力裂缝遇到局部发育的砾石颗粒时会发生一定程度偏转,之后会继续沿着原来方向延伸。研究区目的层天然缝张开形成分支裂缝条件下的裂缝沟通净压力梯度为0.003 MPa/m,该裂缝沟通净压力在4.5~9.0 MPa。研究认为,构建裂缝性储层中水力裂缝的非稳态扩展模式时,应综合考虑水平应力差、天然裂缝发育情况、岩性特征及压裂施工条件。

清水压裂自支撑裂缝面闭合残留宽度数值模拟

清水压裂技术在低渗透油气藏中获得了成功应用。清水压裂技术不需加沙,使压裂形成的裂缝只能依靠其表面的凹凸不平形成自支撑,从而达到导流的目的。因此,裂缝表面的凹凸不平程度将影响清水压裂的效果。以粗糙度表征岩石表面凹凸不平的程度,结合岩石裂缝表面的分形特性,利用二元分形差值函数,构造了不同粗糙度的岩石裂缝表面,利用有限元软件,模拟了不同粗糙度条件下岩石裂缝面闭合残留宽度值。模拟结果表明,裂缝闭合残留宽度与岩石裂缝面的粗糙度有关,粗糙度越大,残留宽度越大。研究结果为确定是否采用清水自支撑压裂技术和实施清水压裂后产能预测提供必要的参考数据。

清水压裂裂缝闭合形态的力学分析

近年来,清水压裂以其现场施工简单、压裂成本低等优点受到人们的广泛关注,并且在一些低渗透油层已经取得了明显的压裂增产效果。尽管人们已经认识到清水压裂的效果主要来源于裂缝面的粗糙性和相对剪切错动,但对于清水压裂裂缝的闭合形态等理论问题研究得不多,也缺乏有效的理论指导现场施工。在充分调研国内外相关文献的基础上,从分析清水压裂的裂缝特征入手,从力学角度就清水压裂的裂缝闭合形态等问题进行分析研究,建立清水压裂情况下局部裂缝张开、裂缝面错动和裂缝面抗剪能力的计算模型,深入揭示清水压裂油井增产的机制和原因,为今后清水压裂施工设计提供理论依据。

裂缝闭合规律研究及其对油气田开发的影响

文章通过建立有限元力学模型 ,定量地计算分析了在垂向应力为最大主应力的地应力环境下 ,不同产状、开度裂缝的闭和规律。结果表明 :在垂向应力为最大主应力的环境下 ,地层中发育的水平裂缝在油气藏压力衰竭时最容易发生闭合 ,闭合压力高 ;其次为低角度裂缝。因此 ,埋藏深度大、水平裂缝和低角度裂缝发育的裂缝性油气藏 ,不宜采用油气藏天然能量弹性驱动方式开采 ,而应及时采取措施保持地层压力。而且 ,埋藏深度大 ,水平裂缝发育、基质岩块渗透率低的裂缝性油气藏 ,开采速度不宜过高 ,应有足够的时间使基质岩块中的油气进入裂缝系统。

裂缝闭合临界流体压力对油气田开发的影响

裂缝在低渗透致密砂岩油气藏、碳酸盐岩油气藏、变质岩类油气藏中广泛发育和存在,一方面影响油气的聚集与分布,另一方面裂缝的动态变化特征又将极大地影响到油气藏的开发方式和油气的采收率。因此,针对裂缝性油气藏开采过程中裂缝的动态行为开展研究,对高效开发该类油气藏具有重要的指导性意义。文章在裂缝及裂缝面微凸体受力分析的基础上,结合Druck-Prager方程对裂缝表面微凸体的屈服进行了研究。结果表明,裂缝微凸起的屈服与裂缝的闭合存在一个临界的裂缝内流体压力,该压力由裂缝地层所处的原地应力状态、裂缝的倾角和倾斜方位角,以及岩石的屈服强度决定;屈服强度越高的岩石,其临界裂缝闭合流体压力越低,即高屈服强度岩石中的裂缝即使裂缝内流体压力处于较低水平,裂缝也不会发生闭合。

考虑动态滤失系数的压裂井裂缝闭合及返排优化

依据渗流力学理论,借助岩心滤失试验,引入动态滤失系数,建立致密气井压裂后强制裂缝闭合理论模型和动态滤失系数模型,对加砂压裂及压后关井过程中的压裂液滤失量、滤液侵入机制、近缝地层压力剖面进行动态分析。结果表明:动态滤失系数模型可更好地描述压裂液滤失的动态过程,前期滤失速率大,后期滤失速率变小并趋于定值;压裂液滤失由缝口至缝端逐渐降低,侵入伤害带主要集中在缝口处,侵入深度与储层的物性参数、压裂液流体参数及施工规模有关;气井中压降主要集中在原状地层区,返排的主要能量来源于压裂及关井过程中地层气体压缩产生的附加能量。

缓粘结预应力混凝土梁抗裂和裂缝闭合性能

为便于施工操作保证结构质量.配制出满足后张法有粘结预应力混凝土的缓凝砂浆.通过21根缓粘结部分预应力混凝土梁的抗裂试验和裂缝闭合试验,得到了缓粘结部分预应力混凝土梁在静载条件下的开裂强度和裂缝闭合强度;分析了缓粘结部分预应力混凝土梁在等幅重复荷载作用下正截面疲劳抗裂的S-N曲线.建议实际混凝土构件的抗裂强度折减系数为0.55.对试验梁进行了结构静力计算和疲劳验算,比较了理论计算与试验结果的关系.建议部分预应力混凝土梁的静力计算方法,计算结果与试验结果吻合较好.

确定压裂裂缝部分闭合的现代产量递减分析方法及应用

现有的压裂井产量递减分析商业软件中没有考虑压裂缝闭合对油气产量的影响,所解释的压裂井裂缝长度远小于实际压裂缝长度。基于压裂井裂缝部分闭合和裂缝流量不均匀特征,建立了考虑裂缝部分闭合的压裂井产量递减模型,通过Newman乘积、空间变换与数值反演得到压裂井不稳定产量解,绘制了产量递减理论图版。与常规压裂井产量递减模型对比发现:新模型由于考虑了闭合裂缝的影响,不稳定流阶段产量递减速率比常规递减模型降低30%～50%;进入边界控制流阶段后,两种模型的曲线大致重合;当裂缝部分闭合长度增大时,递减速率降低的幅度也将变大。新模型在苏里格、大牛地等致密气藏的压裂井产量递减分析中拟合效果较常规递减模型好,解释得到的远井段闭合裂缝长度可以用来预测裂缝部分闭合对压裂井产量的影响。

基于BP神经网络的苏里格气田裂缝强制闭合模型分析

在压裂施工过程中,为了减少压裂液对储层的伤害,压裂液应当被及时排出地层。结合物质平衡原理、渗流力学理论和二维滤失模型,建立了裂缝强制闭合模型,并编制了相应的计算程序,根据井口压力变化规律并结合裂缝闭合条件可得到不同渗透率、裂缝高度和裂缝半长对应的裂缝强制闭合时间。同时,影响裂缝闭合时间的因素权重通过BP神经网络结合理论模型的数据进行了研究。结果显示,渗透率、裂缝高度、返排液粘度、裂缝半长、井筒半径和油嘴半径这六个参数是影响裂缝闭合时间的主要因素,并且在这些因素中,渗透率和油嘴半径的影响权重最大。因此,在压裂液返排过程中,为了实现改善压裂效果的目的,要着重考虑油嘴半径的选择。本文结果为裂缝闭合时间的研究提供了可靠的理论基础。

江苏闵桥地区火山岩油藏裂缝闭合条件研究

应用岩石力学基本原理,通过分析岩石力学参数、裂缝的几何形态和受力状况,对江苏闵桥地区下第三系火山岩油藏中裂缝的闭合条件进行了研究,建立了裂缝的扁率、倾角与裂缝闭合压力的关系图版。

压裂压后裂缝闭合模型及其应用

综合运用流体力学和岩石力学的相关理论以及物质平衡原理,建立压裂压后裂缝闭合模型。通过模型求解分析裂缝闭合过程中井口压力的变化规律,给出裂缝闭合时间和支撑剂沉降距离的计算方法。实例分析和应用表明,低渗透储层人工裂缝自然闭合时间过长,支撑剂沉降距离较大,导致压裂液对地层和裂缝的污染严重,最终影响压裂效果,因此,压裂压后合理选择液体返排时机非常重要。

一种基于接触性理论的储层裂缝闭合新模型

运用弹塑性理论,提出了一种更加合理的基于微观结构的新型裂缝闭合模型。在新模型中,首先,运用经典的接触力学理论,将裂缝表面微凸体受挤压状态分为完全弹性变形、弹塑性变形和完全塑性变形3个阶段,并且假设弹塑性变形阶段光滑且连续地衔接其他2种变形。为了更好地描述衔接过程,采用了样板函数,连接完全弹性变形和完全塑性变形状态方程,进而得出微凸体受挤压而压缩整个过程的数学模型。随后,引入当前关于概率分布的理论,合理优化出因为表面的微凸体受压缩而导致裂缝闭合的状态模型。最后,使用新模型模拟出裂缝闭合量随各项参数的变化,并与已有的完全弹性模型、完全塑性模型进行对比。结果表明,新模型中裂缝闭合量随各参数的变化介于完全弹性模型和完全塑性模型之间,裂缝受到有效应力而闭合的状态也更加符合预期,可以合理地体现裂缝逐渐闭合的状态。

注聚井防压裂裂缝口闭合工艺技术研究

针对目前油田聚驱注入井注入压力高、完不成配注,而以往压裂工艺措施效果差、有效率低、有效期短的难题,通过对注入井压裂支撑剂运移状况分析、防支撑剂运移方法优选、尾追树脂砂合理用量确定及经济效益评价的研究,有效防止了压裂裂缝口闭合,实现了增加注入量、降低注入压力,延长压裂有效期的目的。

裂缝强制闭合时合理返排制度优选

由物质平衡原理和流体力学原理,研究了水力压裂后不同放喷油嘴尺寸条件下,井口压力随时间的变化规律,并计算了支撑剂的回流效应和考虑干扰时的沉降距离,由此可根据不同的储层情况和压裂工艺参数条件,由井口压力大小优选合适的放喷油嘴尺寸。由模拟结果可见,井口压力越高,返排速度应越低,但随井口压力的降低,返排的速度应越高。换言之,优化的油嘴尺寸是实时的,动态可调整的。这对压后根据不同的井口压力选择相应的合理的油嘴系列,保证整个放喷返排过程中既能最大限度地提高返排率,又能最大限度地减少支撑剂的回流,提供了可靠的依据和保障,也对提高水力压裂后的效果具有重要的理论意义和现实意义。

闭合压力作用下支撑剂过顶替对裂缝缝宽的影响

支撑剂过顶替是水力压裂中普遍存在的现象,为了探究支撑剂过顶替对压裂后裂缝整体缝宽和裂缝入口闭合情况的影响,利用Navier-Stokes方程和达西定律建立了裂缝-基质耦合流动模型,对压裂后油井生产阶段裂缝内流体压力进行量化分析。以此为基础,借助线弹性力学模型模拟了在闭合压力和缝内流体压力作用下裂缝过顶替段、填砂段以及缝内无支撑剂填充段壁面整体变形情况,并确定了井底流压降落与裂缝入口闭合的关系。结果表明:与过顶替段相比,缝内流体在填砂段压降更加显著,随着裂缝闭合,缝内流动阻力增大,流体压降逐渐增加;在闭合压力作用下没有支撑剂填充的过顶替段和裂缝内部缝宽明显减小,但是裂缝靠近中间位置存在变形平衡点,该位置缝宽基本不变;裂缝内支撑剂过顶替段壁面变形程度随着该段长度的增加而增加,井底压力稍有下降裂缝即闭合,因此维持较高的井底流压是防止裂缝入口闭合的有效手段。该研究成果对指导水力压裂过顶替设计及压裂后产能分析具有重要的指导意义。

部分预应力混凝土轴拉构件裂缝闭合的试验研究

通过对４根后张部分预应力混凝土轴拉构件的试验研究，对部分预应力混凝土轴拉构件的受力特性、裂缝展开及闭合的机理进行了理论分析；对“闭合荷载”进行了理论推导，文末就裂缝闭合在工程设计中的应用进行了探讨。

考虑压裂缝网动态滤失的停泵压降模型

通过在传统主裂缝物质平衡方程中引入主裂缝-基质、次裂缝-基质、主裂缝-次裂缝耦合流动表达式,建立了“主裂缝-次裂缝-基质”滤失耦合流动模型,同时将主、次裂缝缝宽的应力敏感方程和井筒注入量方程进行压力-流量连续性耦合求解,实现了滑溜水体积压裂改造停泵后井底压降和缝网闭合的模拟计算。研究表明:停泵井底压降导数双对数曲线呈现5个特征斜率段,反映了停泵后“缝间窜流控制”、“缝网滤失控制”、“缝网闭合控制”和“残余滤失控制”4个主控阶段。水平井体积压裂改造停泵初始时刻,主、次裂缝间的窜流现象明显,随后滤失占据主导,主、次裂缝的滤失呈现出非均匀的递减趋势:主裂缝滤失速度慢,次裂缝滤失速度快,缝网整体呈现先快、后慢,直至接近于零的滤失规律。缝网导流能力对停泵压降曲线形态的影响相对弱于缝网规模;缝网导流能力与滤失量、裂缝闭合程度正相关;次裂缝规模与滤失量、次裂缝闭合程度正相关,但与主裂缝闭合程度负相关。经现场施工数据检验,该模型能够有效地反映缝网的闭合特征,解释结果可靠且能够反映实际水平井各压裂段的非均匀改造效果。