定向水力压裂切顶卸压参数模拟研究

为了解决坚硬顶板难垮难落的问题,利用数值模拟软件对水力压裂进行研究。当压裂液沿着预制裂缝注入后,裂缝内部压裂液聚集。当预制裂缝内部的压裂液聚集能量超过岩石的抗剪强度时,裂缝会发生起裂、扩展。对不同注液排量、水平应力差和弹性模量下的起裂效果进行分析,为后续坚硬顶板的切顶卸压提供一定的应用方案。

基于应变耦合渗流模型的裂隙岩体弹性模量研究

原地直接测定裂隙岩体的弹性模量Em,由于各种原因,在工程实践中往往有一定的困难。作为一种替代方法,通常人们利用实验室测得的岩石弹性模量E来确定裂隙岩体弹性模量Em。提出的耦合应变渗流模型,建立了裂隙岩体中裂隙与岩块在应力作用下的变形协调和应力平衡关系,通过考虑裂隙岩体中地下开挖体涌水量大小可直接反映裂隙的贯通情况和密度大小这一事实,用地下开挖体涌水量大小和岩体弹性模量折减系数Rm来计算岩体弹性模量。为计算岩体弹性模量提出了一个可能的新途经。该模型的结果与实际数据吻合良好。

水力压裂有效压裂半径的影响因素研究

为改善水力压裂增透效果,提高煤层瓦斯抽采效率,减少矿井瓦斯灾害,明确不同因素对水力压裂有效压裂半径的影响,基于Mohr-Coulomb准则建立水力压裂渗流—损伤耦合方程,并且求得水力压裂破裂区半径运算公式;运用ABAQUS软件模拟并分析地应力σ、注水水压P、压裂孔径d及弹性模量E对水力压裂有效压裂半径L的影响;并通过灰色关联分析方法确定水力压裂有效压裂半径的主控因素。研究结果表明:水力压裂有效压裂半径与注水水压、压裂孔径及弹性模量呈递增关系,与煤层地应力呈递减关系;水力压裂有效压裂半径受煤层地应力的影响最大,注水水压次之,受压裂孔径和弹性模量的影响相对较弱。

HPG破胶液影响下支撑剂导流能力变化特征研究

为了查明不同HPG破胶液、压力和煤岩弹性模量等条件变化下石英砂支撑剂的导流能力变化特征,在实验室优选HPG破胶剂基础上,分别进行了活性水和HPG破胶液通过不同石英砂粒径及其组合下的导流能力试验。考虑HPG破胶液残渣、支撑剂嵌入对导流能力的影响,构建了支撑剂导流能力的数理模型。试验结果验证了模型的准确性,探讨了支撑剂导流能力随关键参数的变化特征。结果表明:其他条件相同时,HPG破胶液影响下支撑剂导流能力小于活性水下的;随着HPG破胶液残渣含量增加,导流能力呈指数型减小;随着支撑剂破碎率的增加,导流能力线性减小;随着闭合压力升高,导流能力呈指数型减少。随着煤岩弹性模量的增大,支撑剂导流能力呈对数型增加。减少HPG残渣是增加HPG压裂液推广应用的关键之一。

地层温度、岩石杨氏模量对支撑剂导流能力影响的定量评估

水力裂缝中支撑剂的导流能力受多种因素的影响。阐述了国内首次使用计算机软件研究温度、岩石杨氏模量对支撑刘导流能力的影响，给出了上述因素对支撑剂导流能力影响的定量结果。模拟计算的研究结果表明，对温度较高、杨氏模量较低的油、气层进行水力压裂设计时，不能忽视这两方面的影响，这对定量压裂优化设计与实施有一定的指导意义。

考虑地层和支撑剂参数的裂缝导流能力计算模型及应用

基于弹性力学中铅直位移计算公式和赫兹弹性接触理论建立了裂缝宽度计算模型,并结合Carman-Kozeny公式建立了考虑地层和支撑剂参数条件下的裂缝导流能力计算模型。通过实例计算对裂缝导流能力的影响因素和支撑剂的筛选原则进行了分析,研究结果表明:地层闭合压力越小、地层弹性模量和泊松比越大,裂缝导流能力越强;支撑剂直径越大、铺砂层数越多、支撑剂的弹性模量和泊松比越大,裂缝导流能力越强;在进行支撑剂选择时,应优考虑增加支撑剂的直径和铺砂层数,其次是增加支撑剂的弹性模量和泊松比。

低弹性模量碳酸盐岩储层裂缝导流能力实验研究

中东及中亚地区碳酸盐岩储层弹性模量较低,仅为中国碳酸盐岩储层弹性模量的1/2~1/3。这类储层酸压后增产有效期短、裂缝导流能力难于保持。为此开展了室内实验,研究储层弹性模量、排量和酸压工艺对裂缝导流能力的影响。结果表明:对于低弹性模量(<20 GPa)碳酸盐岩来说,采用胶凝酸酸压,在闭合应力超过20 MPa后导流能力无法保持;对于低弹性模量碳酸盐岩,高排量比低排量的导流能力强。高闭合应力条件下,闭合酸化可以有效提高裂缝导流能力,且闭合酸化时低排量注酸导流能力提高效果更好。中东S油田碳酸盐岩酸压后虽然产生大量的酸蚀蚓孔,但没有形成有效的导流能力,采用加砂压裂后导流能力更好。

岩石类材料液压破裂抗拉强度测试理论的修正

经典的液压破裂法抗拉强度测试理论把材料视为均质、各向同性的线弹性体然而，岩石类材料实际上具有拉伸弹性模量与压缩弹性模量不相等的变形性质，据此，提出了计算液压破裂抗拉强度的修正公式事实上，破裂压力ｐ不仅与材料的抗拉强度有关。

南翼山油田地应力的测井分析与计算

地应力计算分析是油气田开发井网部署和优选钻井泥浆、井壁稳定性评价、油气井出砂预测、套管损坏变形分析、射孔设计优化以及压裂施工设计的前提与基础。测井分析地应力不仅可以得到沿深度连续分布的地应力剖面,而且节约了昂贵的地应力测试费用。本文根据对影响地应力的诸多因素分析,在利用测井资料计算了岩石力学参数及地层孔隙压力的基础上,结合岩石力学实验结果进行了动静态参数转换,确定了地应力计算模型中各参数,计算出地应力大小;并依据现场水力压裂资料对计算地应力大小进行了标定,同时,利用地层倾角测井资料确定了研究区目的层的水平主应力方向。

用套筒致裂法测试岩体应力反弹性模量与讨论

在改进套筒致裂装置性能的基础上，使压力-体积曲线的记录与处理得到改善，对潘三矿东采区的测试实践表明，得出的压力-体积曲线较好地反映了钻孔围岩随内压增加所表现出的力学性质。还探讨了如何通过改进套筒致裂技术来实现由围岩应力测试发展到原岩应力测试以及围岩损伤区的测定。

水压致裂法测试原理及岩石参数反演

根据水压致裂法的实验原理和测量设备,结合弹性力学、岩石力学的相关理论,反演出了岩石参数弹性模量(E me)和泊松比(u m),并通过水压致裂试验同时得到多个岩石参数,为今后的理论研究和工程实践应用提供借鉴。

靖边地区深部砂岩裂缝扩展规律研究

为了更好地对深井围岩中的微小裂隙进行注浆封堵,利用ABAQUS数值模拟软件,基于水力压裂理论,以靖边地区深为1 500 m左右的砂岩为例,通过建立水力压裂数值模型,对裂隙的扩展情况进行模拟。结论表明:在地应力、水力压力、弹性模量的影响下,裂隙的扩展具有明显规律性,而天然裂缝对裂隙扩展的影响较小。