目錄
序
前言
第1章 水力壓裂物理模擬理論研究 1
1.1 相似準(zhǔn)則 1
1.1.1 相似理論的基本內(nèi)容 1
1.1.2 裂縫擴(kuò)展控制方程及單值條件 2
1.1.3 相似準(zhǔn)則的推導(dǎo) 3
1.2 地應(yīng)力加載方式 7
1.2.1 三向地應(yīng)力關(guān)系及影響因素 7
1.2.2 地應(yīng)力狀態(tài)與裂縫擴(kuò)展方向的關(guān)系 8
1.2.3 地應(yīng)力擾動(dòng)對(duì)裂縫擴(kuò)展的干擾機(jī)理分析 9
1.3 巖石破裂和斷裂機(jī)制相似準(zhǔn)則 11
1.3.1 裂縫擴(kuò)展準(zhǔn)則與斷裂韌性 11
1.3.2 巖石斷裂類型 14
1.3.3 多層組合斷裂機(jī)制 15
1.3.4 微觀斷裂機(jī)制 16
1.4 水力壓裂裂縫非平面擴(kuò)展 17
1.4.1 非平面水力壓裂裂縫理論 17
1.4.2 首次開展水力壓裂實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)試驗(yàn) 18
1.5 水力壓裂裂縫與天然裂縫交互作用機(jī)制 20
1.5.1 水力壓裂裂縫與天然裂縫交互作用的三種狀態(tài) 20
1.5.2 裂縫剪切滑移作用 22
參考文獻(xiàn) 23
第2章 水力壓裂物理模擬監(jiān)測(cè)方法 25
2.1 示蹤劑監(jiān)測(cè)方法 25
2.1.1 示蹤劑監(jiān)測(cè)方法在水力壓裂試驗(yàn)中的應(yīng)用 25
2.1.2 示蹤劑監(jiān)測(cè)試驗(yàn)示例分析 25
2.2 聲發(fā)射三維定位監(jiān)測(cè)方法 26
2.2.1 聲發(fā)射三維定位監(jiān)測(cè)系統(tǒng) 26
2.2.2 聲發(fā)射三維定位監(jiān)測(cè)及響應(yīng)特征分析 27
2.3 CT無損檢測(cè)方法 30
2.3.1 頁(yè)巖微米CT掃描成像實(shí)驗(yàn) 30
2.3.2 頁(yè)巖裂縫識(shí)別原理 31
2.3.3 頁(yè)巖微米CT掃描實(shí)驗(yàn)示例分析 32
2.4 低溫金屬重構(gòu)裂縫形態(tài)監(jiān)測(cè)方法 33
2.4.1 低熔點(diǎn)合金 34
2.4.2 低溫金屬重構(gòu)裂縫形態(tài)試驗(yàn)示例分析 35
2.4.3 低溫金屬重構(gòu)裂縫形態(tài)試驗(yàn)總結(jié)及建議 37
2.5 高速攝像監(jiān)測(cè)方法 38
2.6 光纖傳感監(jiān)測(cè)方法 39
2.6.1 光纖傳感測(cè)試原理 40
2.6.2 分布式光纖監(jiān)測(cè)系統(tǒng)(DTS、DAS) 40
2.6.3 光纖傳感監(jiān)測(cè)方法的應(yīng)用示例分析 42
參考文獻(xiàn) 45
第3章 不同射孔方式下近井筒裂縫起裂形態(tài)模擬試驗(yàn) 48
3.1 定面射孔模擬試驗(yàn) 48
3.1.1 定面射孔原理 48
3.1.2 定面射孔模擬試驗(yàn)井筒設(shè)計(jì)示例 48
3.1.3 定面射孔模擬試驗(yàn)試樣制備 48
3.1.4 定面射孔壓裂縫形態(tài)特征分析 49
3.2 定向射孔模擬試驗(yàn) 50
3.2.1 定向射孔原理 50
3.2.2 定向射孔模擬試驗(yàn)井筒設(shè)計(jì)示例 50
3.2.3 定向射孔壓裂縫形態(tài)特征分析 51
3.3 螺旋射孔模擬試驗(yàn) 51
3.3.1 螺旋射孔原理 51
3.3.2 螺旋射孔模擬試驗(yàn)井筒設(shè)計(jì)示例 52
3.3.3 螺旋射孔模擬試驗(yàn)試樣制備 52
3.3.4 螺旋射孔壓裂縫形態(tài)特征分析 53
參考文獻(xiàn) 54
第4章 裂縫性儲(chǔ)層水力壓裂裂縫起裂和延伸機(jī)理試驗(yàn)研究 55
4.1 水力壓裂裂縫與平行多裂縫干擾物理模擬研究 55
4.1.1 平行多裂縫系統(tǒng)水力壓裂試驗(yàn)方案設(shè)計(jì) 55
4.1.2 平行多裂縫地層水力壓裂裂縫擴(kuò)展機(jī)理 56
4.2 隨機(jī)多裂縫儲(chǔ)層水力壓裂裂縫延伸機(jī)理物理模擬研究 60
4.2.1 隨機(jī)天然裂縫系統(tǒng)的模擬及試驗(yàn)方案設(shè)計(jì) 60
4.2.2 隨機(jī)多裂縫儲(chǔ)層水力壓裂裂縫擴(kuò)展機(jī)理 61
參考文獻(xiàn) 64
第5章 大斜度井水力壓裂裂縫起裂及延伸規(guī)律物理模擬實(shí)驗(yàn) 65
5.1 大斜度井水力壓裂物理模擬試樣制備 65
5.2 均質(zhì)砂巖層大斜度井水力壓裂裂縫起裂和擴(kuò)展規(guī)律 66
5.3 砂泥互層大斜度井水力壓裂裂縫起裂和擴(kuò)展規(guī)律 69
5.4 大斜度井水力壓裂裂縫起裂和擴(kuò)展規(guī)律 71
第6章 頁(yè)巖物理模擬實(shí)驗(yàn) 72
6.1 頁(yè)巖裂縫結(jié)構(gòu)分析及描述方法 72
6.1.1 試驗(yàn)前頁(yè)巖天然裂縫形態(tài)分析及描述 72
6.1.2 試驗(yàn)后頁(yè)巖裂縫形態(tài)及結(jié)構(gòu)描述 74
6.2 三維空間中水力壓裂裂縫穿透天然裂縫的判別模型及準(zhǔn)則 75
6.2.1 水力壓裂裂縫穿透天然裂縫的判別模型 75
6.2.2 水力壓裂裂縫穿透天然裂縫的判別準(zhǔn)則 80
6.3 基于SRA的縫網(wǎng)擴(kuò)展規(guī)模評(píng)價(jià)方法 83
6.4 模擬淺層應(yīng)力條件時(shí)縫網(wǎng)壓裂擴(kuò)展形態(tài) 83
6.4.1 淺層頁(yè)巖氣儲(chǔ)層特征簡(jiǎn)析及試驗(yàn)方案制定 83
6.4.2 淺層頁(yè)巖氣儲(chǔ)層裂縫擴(kuò)展規(guī)律 84
6.5 模擬深層應(yīng)力條件時(shí)縫網(wǎng)壓裂擴(kuò)展形態(tài) 87
6.5.1 地應(yīng)力狀態(tài)及施工參數(shù)對(duì)深層頁(yè)巖裂縫形態(tài)的影響 87
6.5.2 深層頁(yè)巖氣儲(chǔ)層裂縫擴(kuò)展規(guī)律 89
6.6 變排量壓裂造縫機(jī)制 90
6.6.1 變排量壓裂試驗(yàn)方案制定 90
6.6.2 變排量壓裂曲線特征及造縫機(jī)制分析 92
6.6.3 變排量壓裂造縫規(guī)律 93
6.7 交替注液提高縫網(wǎng)壓裂規(guī)模 94
6.7.1 交替注液壓裂試驗(yàn)方法 94
6.7.2 交替注液造縫能力評(píng)價(jià)及裂縫形態(tài)分析 96
6.7.3 交替注液壓裂縫擴(kuò)展規(guī)律 102
6.8 頁(yè)巖暫堵轉(zhuǎn)向壓裂試驗(yàn) 103
參考文獻(xiàn) 108
第7章 頁(yè)巖油儲(chǔ)層水力壓裂物理模擬實(shí)驗(yàn) 110
7.1 頁(yè)巖油井下全直徑頁(yè)巖巖心包裹制備 110
7.1.1 鹽間頁(yè)巖油儲(chǔ)層不同沉積特征下裂縫擴(kuò)展規(guī)律 111
7.1.2 鹽間頁(yè)巖油井下巖心包裹試驗(yàn)方案設(shè)計(jì) 111
7.1.3 鹽間頁(yè)巖裂縫形態(tài)綜合分析 112
7.1.4 鹽間頁(yè)巖水力壓裂裂縫影響因素分析 115
7.2 長(zhǎng)7頁(yè)巖油多儲(chǔ)層裂縫穿層擴(kuò)展規(guī)律研究 115
7.2.1 長(zhǎng)7頁(yè)巖油多儲(chǔ)層水力壓裂模擬試驗(yàn)方案設(shè)計(jì) 115
7.2.2 長(zhǎng)7頁(yè)巖油多儲(chǔ)層水力壓裂試驗(yàn)參數(shù) 116
7.2.3 長(zhǎng)7頁(yè)巖油多儲(chǔ)層水力壓裂裂縫穿層擴(kuò)展形態(tài)特征 116
7.2.4 長(zhǎng)7頁(yè)巖油多儲(chǔ)層水力壓裂試驗(yàn)壓裂曲線響應(yīng)特征分析 121
7.2.5 長(zhǎng)7頁(yè)巖油多儲(chǔ)層裂縫穿層擴(kuò)展規(guī)律 121
參考文獻(xiàn) 122
第8章 碳酸鹽巖儲(chǔ)層孔洞連通酸壓物理模擬實(shí)驗(yàn) 123
8.1 縫洞型碳酸鹽巖儲(chǔ)層壓裂試驗(yàn)研究 123
8.1.1 縫洞型碳酸鹽巖儲(chǔ)層酸壓試驗(yàn)概括 123
8.1.2 縫洞型碳酸鹽巖儲(chǔ)層酸壓具體試驗(yàn)方案 123
8.1.3 縫洞型碳酸鹽巖儲(chǔ)層酸壓試驗(yàn)結(jié)果 124
8.2 基質(zhì)型碳酸鹽巖儲(chǔ)層壓裂試驗(yàn)研究 125
8.2.1 基質(zhì)型碳酸鹽巖儲(chǔ)層酸壓試驗(yàn)概括 125
8.2.2 基質(zhì)型碳酸鹽巖儲(chǔ)層酸壓具體試驗(yàn)方案 126
8.2.3 基質(zhì)型碳酸鹽巖儲(chǔ)層酸壓試驗(yàn)結(jié)果 126
8.2.4 碳酸鹽巖儲(chǔ)層孔洞連通酸壓試驗(yàn)結(jié)果分析 133
8.2.5 酸壓孔洞連通機(jī)制 135
8.3 碳酸鹽巖疲勞酸壓試驗(yàn) 136
8.3.1 疲勞酸壓試驗(yàn)概括 136
8.3.2 碳酸鹽巖疲勞酸壓試驗(yàn)方案 136
8.3.3 碳酸鹽巖疲勞酸壓試驗(yàn)結(jié)果 137
8.3.4 碳酸鹽巖疲勞酸壓試驗(yàn)結(jié)果分析 140
參考文獻(xiàn) 140
第9章 致密砂巖壓裂物理模擬實(shí)驗(yàn) 141
9.1 致密砂巖壓裂縫破裂特征 141
9.1.1 致密砂巖壓裂試驗(yàn)基本思路及參數(shù) 141
9.1.2 致密砂巖壓裂試驗(yàn)結(jié)果分析 141
9.1.3 東濮凹陷致密砂巖儲(chǔ)層試驗(yàn)結(jié)果 142
9.2 水平井分簇壓裂縫間干擾——應(yīng)力擾動(dòng)機(jī)理 144
9.2.1 縫間誘導(dǎo)應(yīng)力干擾試驗(yàn)方法 145
9.2.2 密切割縫間應(yīng)力干擾對(duì)裂縫形態(tài)的影響 146
9.2.3 密切割壓裂縫間應(yīng)力干擾機(jī)制 147
參考文獻(xiàn) 148
第10章 硬脆性火成巖壓裂物理模擬實(shí)驗(yàn) 150
10.1 玄武巖水力壓裂試驗(yàn) 150
10.1.1 玄武巖水力壓裂試驗(yàn)概述 150
10.1.2 玄武巖水力壓裂試驗(yàn)方案 150
10.1.3 玄武巖水力壓裂試驗(yàn)結(jié)果 151
10.1.4 玄武巖造縫能力分析 153
10.2 角礫熔巖水力壓裂試驗(yàn) 155
10.2.1 角礫熔巖水力壓裂試驗(yàn)概述 155
10.2.2 角礫熔巖水力壓裂試驗(yàn)方案 155
10.2.3 角礫熔巖水力壓裂試驗(yàn)結(jié)果 156
10.2.4 角礫熔巖試驗(yàn)結(jié)果分析 158
10.3 硬脆性火成巖壓裂試驗(yàn)結(jié)果分析 158
參考文獻(xiàn) 159
第11章 節(jié)理性煤巖壓裂物理模擬實(shí)驗(yàn) 160
11.1 煤層直井壓裂試驗(yàn) 160
11.1.1 煤層直井壓裂試驗(yàn)方案 161
11.1.2 試驗(yàn)結(jié)果及分析 161
11.1.3 煤層直井壓裂結(jié)論 162
11.2 煤層定向井壓裂試驗(yàn) 163
11.2.1 節(jié)理性煤巖真三軸壓裂試驗(yàn)方案 163
11.2.2 定向井煤巖壓裂試驗(yàn)結(jié)果 164
11.2.3 定向井煤巖壓裂影響因素分析 166
11.2.4 定向井煤巖壓裂試驗(yàn)結(jié)論 169
11.3 含煤巖系產(chǎn)層組穿層壓裂擴(kuò)展試驗(yàn) 169
11.3.1 含煤巖系產(chǎn)層水力壓裂試驗(yàn)方案 169
11.3.2 含煤系產(chǎn)層水力壓裂試驗(yàn)結(jié)果 170
11.3.3 含煤系產(chǎn)層水力壓裂試驗(yàn)影響因素綜合分析 174
參考文獻(xiàn) 177