頁巖儲(chǔ)層四維地應(yīng)力及加密井壓裂理論

目錄　
序
前言
第1章　緒論　1
1.1　研究背景及意義　1
1.2　滲流-應(yīng)力耦合動(dòng)態(tài)演化研究現(xiàn)狀　2
1.2.1　滲流-應(yīng)力耦合動(dòng)態(tài)演化　2
1.2.2　非常規(guī)儲(chǔ)層開采動(dòng)態(tài)建模方法　5
1.3　裂縫性儲(chǔ)層復(fù)雜裂縫擴(kuò)展研究現(xiàn)狀　7
1.3.1　常規(guī)水力裂縫擴(kuò)展模型　7
1.3.2　復(fù)雜水力裂縫擴(kuò)展模型　9
1.4　加密井壓裂復(fù)雜裂縫擴(kuò)展研究現(xiàn)狀　18
1.4.1　油氣藏滲流-地質(zhì)力學(xué)耦合的復(fù)雜裂縫擴(kuò)展模型研究　18
1.4.2　頁巖氣加密井壓裂裂縫擴(kuò)展規(guī)律研究　19
1.5　頁巖氣藏地應(yīng)力演化及復(fù)雜裂縫擴(kuò)展發(fā)展方向展望　20
1.6　本書主要內(nèi)容　22
第2章　復(fù)雜裂縫相交與分岔擴(kuò)展模型及其數(shù)值實(shí)現(xiàn)　24
2.1　頁巖多裂縫交錯(cuò)擴(kuò)展的FEM-DFN數(shù)值模擬方法　24
2.2　復(fù)雜裂縫相交與分岔擴(kuò)展的FEM-DFN模型　27
2.2.1　巖石介質(zhì)離散與裂縫單元嵌入　28
2.2.2　水力裂縫單元擴(kuò)展模型　28
2.2.3　巖石基質(zhì)單元變形　33
2.2.4　FEM-DFN控制方程及其數(shù)值實(shí)現(xiàn)　34
2.2.5　顯式求解算法　36
2.3　復(fù)雜裂縫擴(kuò)展的FEM-DFN模型測試與驗(yàn)證　38
2.3.1　解析模型驗(yàn)證　38
2.3.2　室內(nèi)水力壓裂實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)比驗(yàn)證　41
2.4　小結(jié)　48
第3章　頁巖氣老井壓裂復(fù)雜裂縫交錯(cuò)擴(kuò)展機(jī)理　49
3.1　涪陵頁巖氣儲(chǔ)層天然裂縫參數(shù)分析　49
3.1.1　天然裂縫產(chǎn)狀分析　49
3.1.2　裂縫形狀尺寸優(yōu)選　51
3.2　天然裂縫對(duì)老井壓裂裂縫擴(kuò)展的影響機(jī)理　53
3.2.1　基準(zhǔn)算例數(shù)值模型　53
3.2.2　天然裂縫與水力裂縫互作用機(jī)理　55
3.2.3　不同地質(zhì)力學(xué)及工程因素的影響機(jī)理　57
3.3　頁巖氣老井壓裂復(fù)雜裂縫的擴(kuò)展機(jī)理　64
3.3.1　現(xiàn)場壓裂設(shè)計(jì)及施工基本概況　64
3.3.2　基準(zhǔn)算例數(shù)值模型　65
3.3.3　單簇裂縫擴(kuò)展影響因素分析及優(yōu)化　70
3.3.4　多簇裂縫擴(kuò)展影響因素分析及優(yōu)化　75
3.4　小結(jié)　78
第4章　頁巖氣加密井儲(chǔ)層四維動(dòng)態(tài)地應(yīng)力模擬方法　80
4.1　基于滲流-應(yīng)力耦合的動(dòng)態(tài)地應(yīng)力模型　80
4.1.1　有限差分滲流模型　80
4.1.2　有限元地質(zhì)力學(xué)模型　88
4.1.3　滲流-應(yīng)力耦合求解　91
4.2　多場耦合四維動(dòng)態(tài)地應(yīng)力建模方法　94
4.3　天然/水力裂縫離散網(wǎng)絡(luò)　98
4.3.1　天然裂縫識(shí)別　98
4.3.2　DFN建?！?9
4.3.3　裂縫等效滲透率映射　101
4.4　基于真實(shí)儲(chǔ)層特性的地質(zhì)力學(xué)建模方法　101
4.4.1　有限元地質(zhì)力學(xué)建模流程　102
4.4.2　地質(zhì)力學(xué)幾何與網(wǎng)格模型　103
4.4.3　地質(zhì)力學(xué)屬性模型　105
4.4.4　非均質(zhì)性和各向異性表征　106
4.4.5　滲流-應(yīng)力耦合與程序?qū)崿F(xiàn)　107
4.5　小結(jié)　111
第5章　長期開采過程中頁巖氣儲(chǔ)層四維地應(yīng)力演化機(jī)理　112
5.1　涪陵頁巖氣S1-3H加密井平臺(tái)四維地應(yīng)力演化規(guī)律　112
5.1.1　S1-3H加密井儲(chǔ)層概況及地質(zhì)模型　112
5.1.2　復(fù)雜裂縫DFN模型　121
5.1.3　S1-3H平臺(tái)四維動(dòng)態(tài)地應(yīng)力建模　123
5.1.4　地應(yīng)力演化結(jié)果驗(yàn)證　130
5.1.5　四維動(dòng)態(tài)地應(yīng)力演化機(jī)理　132
5.2　涪陵頁巖氣FL2平臺(tái)四維地應(yīng)力演化機(jī)理　141
5.2.1　FL2平臺(tái)儲(chǔ)層概況　141
5.2.2　FL2平臺(tái)四維動(dòng)態(tài)地應(yīng)力建?！?45
5.2.3　模型驗(yàn)證　148
5.2.4　結(jié)果與討論　149
5.3　四維動(dòng)態(tài)地應(yīng)力在山西沁水盆地壽陽煤層氣排采中的應(yīng)用　155
5.3.1　南燕竹A2區(qū)塊儲(chǔ)層及布井概況　155
5.3.2　A2區(qū)塊四維動(dòng)態(tài)地應(yīng)力建模　157
5.3.3　15#煤層滲透率應(yīng)力敏感性測試實(shí)驗(yàn)　162
5.3.4　動(dòng)態(tài)地質(zhì)力學(xué)演化機(jī)理　165
5.4　四維動(dòng)態(tài)地應(yīng)力在陜西鄂爾多斯盆地致密油注采中的應(yīng)用　172
5.4.1　模型建立與驗(yàn)證　172
5.4.2　長期注采過程中的動(dòng)態(tài)地質(zhì)力學(xué)演化規(guī)律　179
5.4.3　現(xiàn)場應(yīng)用與評(píng)價(jià)　184
5.5　小結(jié)　188
第6章　頁巖氣藏加密井復(fù)雜裂縫擴(kuò)展機(jī)理及參數(shù)優(yōu)化　189
6.1　基于四維地應(yīng)力演化的加密井復(fù)雜裂縫擴(kuò)展模型　189
6.1.1　基于四維地應(yīng)力演化的加密井復(fù)雜裂縫擴(kuò)展模擬方法　189
6.1.2　加密井復(fù)雜裂縫擴(kuò)展理論　190
6.1.3　加密井水力壓裂裂縫復(fù)雜擴(kuò)展數(shù)值模擬　195
6.1.4　加密井水力壓裂復(fù)雜裂縫擴(kuò)展模擬的驗(yàn)證　196
6.2　加密井壓裂復(fù)雜裂縫擴(kuò)展機(jī)理　196
6.2.1　加密井壓裂復(fù)雜裂縫擴(kuò)展形態(tài)　196
6.2.2　地質(zhì)力學(xué)參數(shù)對(duì)加密井復(fù)雜裂縫形態(tài)的影響　198
6.2.3　加密井壓裂裂縫擴(kuò)展的“微地震屏障效應(yīng)”　200
6.3　頁巖氣藏加密井壓裂施工參數(shù)優(yōu)化　203
6.3.1　射孔簇間距優(yōu)化　203
6.3.2　每簇壓裂施工液量優(yōu)化　206
6.3.3　施工工藝組合優(yōu)化　208
6.4　頁巖氣藏加密井壓裂時(shí)機(jī)優(yōu)化　210
6.4.1　頁巖加密井壓裂時(shí)機(jī)優(yōu)化模擬方法　210
6.4.2　不同時(shí)機(jī)加密井復(fù)雜裂縫形態(tài)　211
6.4.3　不同壓裂時(shí)機(jī)加密井壓后產(chǎn)能對(duì)比　213
6.5　小結(jié)　215
第7章　結(jié)論　216
參考文獻(xiàn)　218