诱导应力下天然裂缝的稳定性及破坏特征

为了探讨水力裂缝激活天然裂缝的力学机制,基于线弹性断裂力学理论,建立了水力裂缝扩展过程中天然裂缝面诱导应力场解析模型,分析了水力裂缝逼近条件下天然裂缝的稳定性行为及破坏特征。研究表明:天然裂缝的稳定性受到水平应力差、水平应力差异系数、孔隙压力、压裂液黏度及排量、逼近距离、天然裂缝空间展布及粗糙度等因素影响;逼近过程中天然裂缝可能同时出现张性和剪切滑移破坏,但更易发生剪切破坏,且剪切破坏区明显大于张性破坏区,破坏区也主要出现在倾斜天然裂缝的正半轴上,负半轴几乎没被激活;天然裂缝的失稳中心随着走向角的减小逐渐向正半轴移动,随着逼近距离减小逐渐向负半轴移动,其他因素对失稳中心影响很小。研究成果对体积改造复杂缝网形成机制的研究具有重要的参考价值。     

裂缝性储层水力裂缝扩展机理试验研究

采用大尺寸真三轴实验系统,探讨了天然裂缝与水力裂缝干扰后水力裂缝走向的宏观和微观影响因素,分析了压力曲线,提出了天然裂缝破坏准则,分析了不同地应力状态下裂缝的形态。试验结果表明,在常规应力状态下,水平主应力差和逼近角是水平裂缝走向的宏观影响因素;天然裂缝界面摩擦系数和缝内净压力无因次量是微观影响因素。给出了确定天然裂缝破坏边界线的回归公式,揭示了裂缝性油气藏水力裂缝与天然裂缝的干扰机理。局部构造应力状态对水力裂缝扩展的影响大于对天然裂缝的影响。     

胶结型天然裂缝对水力裂缝影响的数值计算模型及机理

页岩等非常规储层中富含由矿物填充的胶结型天然裂缝,水力裂缝与胶结型天然裂缝间的相互作用机制是控制复杂裂缝网络形成的关键。基于流动-变形耦合的内聚力模型,采用断裂能参数对天然裂缝胶结强度进行简化表征,建立了水力裂缝与胶结型天然裂缝间相互作用的数值模型。通过与单条水力裂缝极限情况渐进解对比,验证了该方法的可行性。在此基础上,研究了地应力、逼近角、胶结强度比以及压裂液黏度和注入速率等因素对水力/天然裂缝相互作用的影响。研究结果表明：水平地应力差与最小水平地应力共同控制着水力裂缝的穿越行为;地应力差相同,最小水平地应力不同,水力裂缝最终几何形态及缝内压力分布可能不同;逼近角越小,水力裂缝越容易转向沿天然裂缝扩展;胶结强度比越大,水力裂缝越不容易转向沿天然裂缝扩展;忽略缝内流体滤失,相同的注入速率和流体黏度的乘积会导致相似的裂缝几何形状及注入点压力变化。裂缝尖端前缘区域形成低孔隙压力区与内聚力区大小有关：内聚力区越小,孔隙压力越低。     

胶结型天然裂缝对水力裂缝影响的数值计算模型及机理

页岩等非常规储层中富含由矿物填充的胶结型天然裂缝,水力裂缝与胶结型天然裂缝间的相互作用机制是控制复杂裂缝网络形成的关键。基于流动-变形耦合的内聚力模型,采用断裂能参数对天然裂缝胶结强度进行简化表征,建立了水力裂缝与胶结型天然裂缝间相互作用的数值模型。通过与单条水力裂缝极限情况渐进解对比,验证了该方法的可行性。在此基础上,研究了地应力、逼近角、胶结强度比以及压裂液黏度和注入速率等因素对水力/天然裂缝相互作用的影响。研究结果表明：水平地应力差与最小水平地应力共同控制着水力裂缝的穿越行为;地应力差相同,最小水平地应力不同,水力裂缝最终几何形态及缝内压力分布可能不同;逼近角越小,水力裂缝越容易转向沿天然裂缝扩展;胶结强度比越大,水力裂缝越不容易转向沿天然裂缝扩展;忽略缝内流体滤失,相同的注入速率和流体黏度的乘积会导致相似的裂缝几何形状及注入点压力变化。裂缝尖端前缘区域形成低孔隙压力区与内聚力区大小有关：内聚力区越小,孔隙压力越低。     

天然裂缝对水利裂缝延伸的影响研究

基于水力裂缝与天然裂缝的等效平面力学理论,综合考虑裂缝剪切与张性破坏机制,建立水力裂缝延伸数值模型,对天然裂缝作用下的水力裂缝延伸方向、延伸形态进行综合分析。结果表明：当天然裂缝位于井周附近时,在水平最大应力方向上,天然裂缝在靠近井眼位置时,容易对水力裂缝产生转向作用,在水平最小应力方向上,天然裂缝远离水力裂缝延伸方向,对水力裂缝延伸的影响也逐渐减小;当天然裂缝与水力裂缝相遇时,在低逼近角条件下,水力裂缝易转向,并沿天然裂缝延伸,在高逼近角条件下,则易直接穿过天然裂缝;低裂缝强度和低水平应力比值条件下,天然裂缝对水力裂缝延伸影响更明显。通过大尺寸真三轴水力压裂实验对数值模型进行验证,数值计算结果与实验数据吻合良好,证明该模型的适用性。该研究成果可为天然裂缝发育储层水力压裂提供一定理论指导。     

层理性页岩气储层复杂网络裂缝数值模拟研究

在考虑天然裂缝的条件下,为了更好地对层理性页岩气储层的复杂网络裂缝进行数值模拟,采用模拟非连续介质的通用离散元程序（UDEC）,基于渗流-应力耦合数值算法,建立了人工水力裂缝与天然裂缝相互作用的网络裂缝数值计算模型,并利用该模型分析了水力裂缝长度、天然裂缝倾角、内摩擦角及施工净压力对缝网扩展的影响。结果表明:水力裂缝从近井筒处裂缝尖端起裂扩展,并沿着天然裂缝的走向发生剪切破坏,且随水力裂缝长度增长,天然裂缝网络连通面积增大;天然裂缝倾角较大,形成复杂缝或网络缝的概率也相对较大;天然裂缝内摩擦角越小,天然裂缝连通面积越大,越易形成复杂网络裂缝;水平地应力差在一定范围内,净压力系数越大,裂缝的扩展形态越复杂,相邻裂缝的尖端越易连通形成网络裂缝。数值模拟研究结果可为进一步认识远井地带页岩气压裂裂缝扩展机理提供指导。      

三维空间中水力裂缝穿透天然裂缝的判别准则

基于对三维空间下水力裂缝尖端应力场以及作用在天然裂缝面上的应力场的分析,建立了水力裂缝穿透天然裂缝的判别准则。利用大尺寸真三轴水力压裂实验模拟系统,实验研究了不同产状天然裂缝、地应力对水力裂缝扩展行为的影响。实验研究表明:水力裂缝穿透预制裂缝的现象主要发生在高逼近角、高走向角、高水平应力差异系数、高水平应力差的区域;水平应力差存在一个临界值,大于该值,水力裂缝才可能穿透预制裂缝。实验结果与本准则预测结果吻合良好。应用本准则,预测四川盆地龙马溪组页岩气试验井水力裂缝不能穿透天然裂缝面,与微地震压裂监测解释结果一致。     

基于断裂力学的页岩储层缝网延伸形态研究

针对页岩压裂属于脆性材料的裂缝扩展问题,从线弹性断裂力学理论出发,建立了水力裂缝与天然裂缝干扰判据以及新裂缝起裂角计算模型,并在此基础上编写了裂缝扩展计算程序,从地质和工程2个方面分析了页岩储层缝网延伸形态的受控因素。研究表明:在低水平主应力差和低逼近角的情况下,天然裂缝易发生剪切破坏,迫使水力裂缝发生转向形成复杂裂缝网络;新裂缝起裂角与天然裂缝倾角、水平应力差以及缝内净压力密切相关;天然裂缝展布(倾角、距离)对缝口净压力、交会点处裂缝缝宽有重要影响;低黏度压裂液有利于增大天然裂缝的极限延伸距离,而较高的施工排量可以增大交会点处天然裂缝宽度,利于支撑剂通过弯曲段,减小桥堵现象的发生。研究成果对页岩储层压裂设计具有重要的理论参考价值。     

煤储层裸眼水平分支水力裂缝起裂特征分析

基于三维弹性力学和岩石断裂力学理论,提出考虑原地应力、井眼内压引起的应力和压裂液滤失引起的应力的情况下,结合径向井裸眼水平分支井壁应力分布模型,建立岩石本体张性起裂、沿天然裂缝剪切起裂和沿天然裂缝张性起裂3种起裂模式下的起裂压力计算模型,综合预测分析煤储层中水力裂缝受发育天然裂缝干扰影响下的起裂特征。研究结果表明,水力裂缝起裂特征受水平分支方位、应力状态和天然裂缝共同作用影响,当径向井裸眼水平分支与天然裂缝相交时,水力裂缝易沿天然裂缝张性起裂。     

页岩储层水力裂缝和天然裂缝交互规律

页岩储层的大量天然裂缝会在水力压裂中影响水力裂缝扩展路径,厘清二者交互规律对于明确储层裂缝扩展机制及优化裂缝网络具有指导意义。文中利用真实页岩岩心,在提前预置单一裂缝基础上,模拟水力压裂过程中水力裂缝与天然裂缝的交互行为;采用单一变量法,研究水力裂缝逼近角、注入孔深度、天然裂缝胶结强度、围压对二者交互行为的影响。结果表明：交互状况有水力裂缝打开天然裂缝、沿天然裂缝穿行一定距离后偏转、穿过天然裂缝3种,而打开时最大滑移量和最大滑移速率在所有交互结果中最高,偏转时次之,穿过时最小;相比张性起裂,裂缝剪切起裂下最大滑移速率较小,最大滑移量较大。逼近角大、注入孔深度小、天然裂缝胶结强度大、围压高均有利于水力裂缝均衡扩展;反之,则易沟通天然裂缝形成复杂缝网。该研究成果对改善裂缝网络形态及优化页岩储层压裂设计具有一定的借鉴意义。     

CTAB国产清洁压裂液压裂效果评价

CTAB型清洁压裂液残渣含量低、添加剂少、易返排,不需要交联剂和破胶剂,降低了残渣对支撑裂缝及裂缝附近地层的伤害,从而使中浅层压裂后能够大幅度提高产能。通过介绍清洁压裂液的增粘、破胶机理及其特征和对三口井的现场试验分析,阐明了CTAB国产清洁压裂液对提高低渗透层压后产能的意义。     

储层裂缝发育等级划分研究

为避免由非裂缝因素引起单个裂缝参数响应所导致的裂缝储层误判,综合考虑裂缝参数对裂缝发育等级划分进行研究.对裂缝分维、裂缝概率、裂缝孔隙度和次生孔隙度等4个参数进行了深入研究.给出这4个参数的计算公式,通过对比分析得出裂缝发育的分级标准,将4个参数相结合对裂缝发育程度进行等级划分.依据裂缝发育的划分标准对邛西A井致密砂岩储层裂缝参数进行评价,评价结果与成像测井识别的裂缝符合率为72％,取得了较好的效果.     

利用测井技术识别和探测裂缝

在测井新技术中用于裂缝识别与研究的主要是地层微电阻率扫描成像、声波成像和方位侧向成像等成像测井系列.常规测井技术与成像测井技术结合,不但可以识别裂缝,计算裂缝的几何参数,还能给出裂缝的有效性、发育程度等参数,进一步分析裂缝网络的横向展布情况.给出的实例说明了测井技术在探测裂缝方面的实用性.     

裂缝渗透率依赖于压力的双重介质油藏压裂产能模拟

在双孔单渗油藏模型的基础上．考虑天然裂缝渗透率随压力的变化,建立了油水两相双重介质油藏压裂的渗流数学模型,根据隐式压力显式饱和度(IMPES)方法详细推导了数值模型;示例计算表明．该模型易于编程求解,对于研究裂缝性油藏单井压裂动态具有一定的实用意义。     

垂直裂缝方位的确定

在前人研究的基础上,本文给出了无限大双重介质油藏中的垂直裂缝井的数学模型及其求解方法,该模型考虑了裂缝井的井储效应和裂缝的表皮效应。此模型的解可用于干扰试井确定垂直裂缝的方位。     

重复压裂裂缝延伸模拟实验研究

利用人工岩心,采用室内重复压裂模拟实验的方法,研究重复压裂的造缝机理,量化造新缝的可能性及条件．为现场预测裂缝转向或创造产生新缝的条件。对于选择重复压裂时机,优化压裂设计,改善重复压裂效果具有重要的指导意义。     

杨家坝油田储层裂缝特征研究

杨家坝油田是一个具有天然裂缝和人造裂缝的低渗透双重砂岩油藏,裂缝的存在严重的影响了开发效果。根据岩心资料和测井资料,运用数理统计和分形几何的方法．对裂缝的发育、分布和分形特征进行定性评价,认为研究区主要发育沿纹层分布的水平缝,裂缝的发育受岩性、厚度以及构造影响明显。     

火成岩古潜山储层裂缝表征方法

火成岩潜山储层由于受风化溶蚀、构造运动等多种作用改造,裂缝成因多样,储层非均质性强,表征难度大,文中以渤海湾盆地大型火成岩古潜山油田S为例,提出了一套针对古潜山储层的裂缝表征方法。首先从成因分析入手,确定裂缝发育主控因素;在此基础上建立裂缝分布密度模型和离散裂缝网络模型;采用动静结合的方法对模型进行优选,得到合理的裂缝模型。应用结果表明,该模型用于油藏数值模拟,提高了模拟的准确性,提升了油藏数模预测效果。该方法实现了对火成岩潜山储层裂缝系统的精细表征,为油藏数值模拟及开发方案的编制提供了可靠的地质基础。     

三点弯曲梁的混凝土断裂韧度计算

针对混凝土材料断裂的特点，探讨了影响断裂韧度的主要因素：尺寸效应、混凝土强度和相对缝深等。在分析１１根三点弯曲匦切口梁试验资料的基础上，结合混凝土结构强度理论，提出了混凝土断裂韧度实用计算公式，该公式可以很容易地通过人们熟知的构件尺寸和混凝土强度推算出断裂韧度，这对工程设计是有益的。     

用斯通利波评价裂缝的有效性

通过对斯伦贝谢ＭＡＸＩＳ－５００近４０口井的阵列声波和偶极子横波资料分析，认为斯通利波对裂缝的有效性评价非常有用。文中主要利用斯通利波波形、能量衰减和反射特性，结合其它成象测井资料综合分析，提出了识别应力释放缝和人工诱导缝及如何评价有效裂缝的方法，列举了应用实例并作了分析。