非常规油气储层体积改造裂缝扩展与织网机理研究
作者：周德胜 著
出版时间：2018年版
内容简介
《非常规油气储层体积改造裂缝扩展与织网机理研究》在系统介绍体积压裂理论、工艺技术、非常规储层岩石特征的基础上，应用边界元法和有限元法对裂缝起裂扩展规律及其互作用机理、人工裂缝与天然裂缝互作用以及裂缝缝网模态及其影响因素等进行模拟研究，同时使用缝网压裂模拟软件从工程角度和地质角度两方面对增加体积压裂动用体积的各影响因素进行优化分析。最后，基于作者研发的实验装置对单缝和双缝内支撑剂的输送规律进行研究。
目录
目录
前言
第1章 绪论 1
1.1 体积压裂简介 1
1.1.1 水力压裂技术发展历程 2
1.1.2 常规水力压裂模型及软件简介 4
1.1.3 储层改造体积概述 5
1.1.4 体积压裂概念发展 7
1.1.5 常规压裂与体积压裂区别 8
1.2 储层体积改造研究现状 11
1.2.1 物理实验研究 11
1.2.2 数值模拟研究 12
1.2.3 岩石起裂与裂缝扩展机理 14
1.2.4 主裂缝扩展及裂缝成网分析 15
1.3 油气储层体积改造地质基础 17
1.3.1 岩石脆性 17
1.3.2 天然裂缝发育特征 19
1.3.3 地应力特征 19
参考文献 19
第2章 非常规油气储层特征与室内实验 28
2.1 泥岩 28
2.1.1 泥岩储层的岩石矿物成分 29
2.1.2 泥岩储层物性 29
2.1.3 泥岩储层油气赋存与含油气性 29
2.2 页岩 30
2.2.1 页岩的岩石矿物成分 30
2.2.2 页岩物性 31
2.2.3 页岩储层的油气赋存与含油气性 32
2.3 致密砂岩 33
2.3.1 致密砂岩储层的岩石矿物成分 34
2.3.2 致密砂岩储层物性 34
2.3.3 致密砂岩储层油气赋存与含油气性 35
2.4 煤储层 37
2.4.1 煤储层的岩石矿物成分 37
2.4.2 煤储层物性 37
2.4.3 煤层气的赋存与煤层含气性 38
2.5 室内基础实验 39
2.5.1 室内测试内容概述 39
2.5.2 页岩气开发室内实验测试 41
参考文献 50
第3章 储层体积改造工艺技术 54
3.1 水平井分段压裂技术 54
3.1.1 常见水平井分段压裂技术 55
3.1.2 水平井分段压裂技术新发展 61
3.2 特殊压裂技术 63
3.2.1 控逢高技术 63
3.2.2 加砂技术 65
3.2.3 防砂技术 66
3.2.4 压裂液支撑剂相关技术 67
3.3 体积压裂技术 70
3.3.1 水平井分段体积压裂技术 71
3.3.2 水平井分段多簇体积压裂技术 71
3.3.3 重复压裂 72
3.3.4 同步压裂与拉链式压裂 73
3.4 体积压裂认识与展望 75
3.4.1 页岩体积压裂主要设计参数 75
3.4.2 体积压裂机理的几点认识与研究展望 79
3.4.3 体积压裂技术研究展望 90
3.5 压裂裂缝监测技术 93
3.5.1 微地震监测技术 93
3.5.2 测斜仪监测技术 95
3.5.3 井下电视裂缝监测技术 96
3.5.4 放射性示踪法裂缝监测技术 96
3.5.5 电磁成像裂缝监测技术 96
3.5.6 分布式声传感裂缝监测技术 97
3.5.7 裂缝监测技术对比 97
参考文献 98
第4章 压裂裂缝扩展模拟模型 103
4.1 边界元模型 103
4.1.1 基于边界元的位移不连续法 103
4.1.2 裂缝尖端附近的奇异场 109
4.1.3 裂缝尖端应力强度因子 111
4.1.4 复合型裂缝断裂及转向判据 112
4.2 有限元模型 114
4.2.1 有限元法概述 114
4.2.2 模型中的应力及等效应力 114
4.2.3 三维模型有限单元类型 116
4.2.4 二维模型有限单元 120
4.2.5 流体流动模拟 127
4.3 离散化缝网模型 130
4.3.1 模型假设 130
4.3.2 主裂缝扩展模型 132
4.3.3 次生裂缝扩展模型 135
4.3.4 离散缝网模型特征 137
4.3.5 离散化缝网扩展模型求解 140
参考文献 141
第5章 裂缝扩展及互作用机理研究 144
5.1 压裂过程中井筒应力分布 144
5.1.1 井筒有限元模型的建立 144
5.1.2 压裂前井壁受力及变形研究 149
5.1.3 压裂时井壁受力及变形研究 151
5.2 体积压裂裂缝扩展及织网边界元模拟软件 153
5.3 裂缝起裂扩展模拟研究 158
5.3.1 基本模拟模型 158
5.3.2 裂缝起裂扩展模拟 160
5.4 裂缝扩展方向与H评价因子 163
5.4.1 H评价因子 163
5.4.2 评价因子数值模拟验证 164
5.4.3 评价因子和裂缝初始角度对裂缝扩展方向的影响 166
5.5 两簇裂缝扩展及互作用 167
5.5.1 两簇裂缝模型与扩展路径 167
5.5.2 裂缝扩展中应力阴影 169
5.5.3 应力阴影内应力值与方向变化 170
5.6 多簇裂缝扩展及互作用 172
5.6.1 多簇裂缝同时扩展及其应力阴影 172
5.6.2 多簇压裂时裂缝间的相互抑制作用 174
5.7 同步压裂裂缝扩展及互作用 177
5.7.1 同步压裂模拟模型 177
5.7.2 同步压裂裂缝交错分布 178
5.7.3 同步压裂裂缝对顶分布 183
参考文献 187
第6章 裂缝参数对裂缝扩展轨迹的影响 188
6.1 裂缝初始角度对裂缝扩展轨迹的影响 188
6.2 裂缝缝内压力对裂缝扩展轨迹的影响 190
6.3 裂缝间距对裂缝扩展轨迹的影响 193
6.4 裂缝间距对裂缝宽度的影响 195
6.5 同步压裂水平井间距对裂缝扩展的影响 198
参考文献 202
第7章 储层地质参数与裂缝缝宽及改造体积 203
7.1 杨氏模量与缝宽 203
7.2 泊松比与缝宽 205
7.3 脆性指数与储层改造体积 206
7.4 水平主应力差 209
7.4.1 水平地应力差对裂缝宽度的影响 209
7.4.2 水平地应力差对储层改造体积的影响 210
7.5 天然裂缝发育程度 211
参考文献 214
第8章 人工主裂缝与天然微裂缝互作用研究 215
8.1 天然微裂缝扩展规律研究 215
8.1.1 两条天然微裂缝的起裂扩展研究 215
8.1.2 多条天然微裂缝的起裂扩展研究 217
8.2 人工裂缝与前方天然微裂缝的互作用 219
8.3 人工裂缝与前侧天然微裂缝的互作用 223
8.3.1 人工裂缝与天然微裂缝互作用 223
8.3.2 唤醒天然微裂缝影响因数研究 225
8.3.3 裂缝纵向间距对互作用影响研究 228
8.3.4 裂缝横向间距对互作用影响研究 231
8.3.5 天然微裂缝角度对互作用影响研究 235
8.4 同步压裂裂缝间互作用 238
参考文献 241
第9章 裂缝缝网模态及影响因素研究 242
9.1 裂缝缝网影响因素研究 242
9.1.1 人工裂缝压力对压裂缝网的影响 242
9.1.2 人工裂缝簇数对压裂缝网的影响 246
9.1.3 天然裂缝角度对压裂缝网的影响 250
9.2 体积压裂缝网模态 255
9.2.1 水波型 255
9.2.2 网格型 255
参考文献 256
第10章 影响储层改造体积的压裂施工参数 257
10.1 压裂液总量 257
10.2 施工排量 259
10.3 簇间距 261
10.4 前置液比例 266
10.5 平均砂比 267
10.6 压裂液黏度 268
参考文献 270
第11章 大排量滑溜水携砂实验研究 272
11.1 实验设备简介 272
11.1.1 注入系统 272
11.1.2 射孔段模拟系统 274
11.1.3 裂缝模拟系统 274
11.1.4 测量检测系统 275
11.1.5 数据采集处理系统 275
11.1.6 控制系统 276
11.1.7 实验固液回收处理系统 276
11.2 滑溜水携砂在单裂缝中输送规律 277
11.2.1 实验原理 277
11.2.2 实验方法 278
11.2.3 实验步骤 278
11.2.4 实验数据描述 279
11.2.5 实验方案设计 279
11.2.6 实验结果分析 280
11.3 支撑剂在双缝中的输送规律 285
参考文献 288
彩图