復雜裂縫導流能力預測理論

目錄
序
前言
第1章 緒論 1
1.1. 研究背景及意義 3
1.1.1 非常規(guī)油氣儲層壓裂的復雜裂縫形態(tài) 3
1.1.2 簇式支撐裂縫導流能力的預測 3
1.2 復雜裂縫導流能力的研究現(xiàn)狀 6
1.2.1 支撐劑簇運移-沉降行為研究現(xiàn)狀 6
1.2.2 均勻鋪砂支撐裂縫導流能力的數(shù)值模擬 7
1.2.3 簇式支撐裂縫導流能力研究現(xiàn)狀 8
1.2.4 壓后返排支撐劑簇穩(wěn)定性研究現(xiàn)狀 11
1.3 本書主要內(nèi)容 12
第2章 支撐裂縫摩擦性質(zhì)和滲透率演化實驗研究 15
2.1 支撐裂縫的摩擦性質(zhì)和滲透率研究現(xiàn)狀 17
2.2 支撐裂縫摩擦性質(zhì)和滲透率演化實驗方法 18
2.2.1 實驗樣品準備 18
2.2.2 實驗方案 19
2.2.3 摩擦系數(shù)和滲透率計算模型 20
2.3 支撐裂縫摩擦性質(zhì)和滲透率演化實驗結(jié)果 21
2.3.1　法向應力的影響 21
2.3.2 支撐劑厚度的影響 23
2.3.3 支撐劑粒徑的影響 25
2.3.4 巖石表面紋理的影響 26
2.4 支撐裂縫摩擦性質(zhì)和滲透率演化機理 27
2.5 本章小結(jié) 28
第3章 主裂縫均勻多層鋪砂導流能力的數(shù)值模擬 29
3.1 裂縫導流能力數(shù)值模擬流固耦合基礎理論 31
3.1.1 DEM-CFD耦合數(shù)學模型 31
3.1.2 裂縫導流能力計算步驟 33
3.1.3 裂縫導流能力流固耦合模型的建立 35
3.1.4 模型參數(shù)校驗 37
3.2 裂縫導流能力的影響因素 39
3.2.1 裂縫閉合壓力 39
3.2.2 儲層彈性模量 40
3.2.3 鋪砂濃度 41
3.2.4 支撐劑組合形式 42
3.2.5 支撐劑嵌入對裂縫導流能力的影響 43
3.3 DEM-CFD模型與解析模型的對比 48
3.4 本章小結(jié) 51
第4章 分支裂縫支撐劑不同鋪置模式的導流能力 53
4.1 頁巖分支裂縫導流能力實驗 55
4.1.1 實驗裝置 55
4.1.2 實驗樣品 55
4.1.3 實驗方案 55
4.1.4 實驗結(jié)果與分析 56
4.2 頁巖分支裂縫考慮支撐劑破碎的滲流-應力耦合模型 58
4.2.1 支撐劑破碎離散元理論模型 58
4.2.2 考慮支撐劑破碎的分支裂縫滲流-應力耦合模型 60
4.2.3 頁巖分支裂縫導流能力模型的驗證 64
4.3 頁巖分支裂縫導流能力的影響因素分析 64
4.3.1 巖石彈性模量 64
4.3.2 分支裂縫表面形態(tài) 65
4.3.3 支撐劑組合形式 65
4.4 本章小結(jié) 66
第5章 水力壓裂裂縫擴展過程中的支撐劑運移研究 67
5.1 裂縫擴展過程中支撐劑運移的研究現(xiàn)狀 69
5.2 水力裂縫擴展過程中的支撐劑運移數(shù)值模型 71
5.3 基準算例與模型驗證 72
5.3.1 模型參數(shù) 72
5.3.2 基準算例 73
5.3.3 模型驗證 75
5.4 水力裂縫寬度及支撐劑運移特征 76
5.5 支撐劑臨界尺寸優(yōu)化 81
5.6 本章小結(jié) 84
第6章 簇式支撐高導流通道的形成機制研究 87
6.1 基于離散元固液兩相模擬 89
6.2 支撐劑簇運移-沉降的DEM-CFD耦合數(shù)值模型 89
6.2.1 支撐劑顆粒及簇團的離散元模型 89
6.2.2 支撐劑顆粒-流體雙向耦合的LBM模型 90
6.2.3 支撐劑簇運移-沉降DEM-CFD耦合程序求解 94
6.2.4 模型驗證 97
6.3 支撐劑簇團運移-沉降規(guī)律研究 100
6.3.1 支撐劑密度對支撐劑簇運移-沉降規(guī)律的影響 100
6.3.2 壓裂液排量對支撐劑簇運移-沉降規(guī)律的影響 103
6.3.3 射孔參數(shù)對支撐劑簇運移-沉降規(guī)律的影響 105
6.3.4 脈沖頻率對支撐劑簇運移-沉降規(guī)律的影響 107
6.4 本章小結(jié) 110
第7章 高導流簇式支撐裂縫的導流能力預測 111
7.1 支撐柱的非線性本構(gòu)模型 113
7.1.1 支撐柱模型抽提 113
7.1.2 通道壓裂支撐柱力學參數(shù)測試方法 114
7.1.3 支撐柱的非線性應力-應變本構(gòu)模型 117
7.2 通道壓裂裂縫導流能力的離散元數(shù)值模擬 120
7.2.1 通道壓裂裂縫的等效滲透率模型 120
7.2.2 通道壓裂裂縫導流能力的離散元模型 123
7.2.3 通道壓裂裂縫導流能力的數(shù)值模擬分析 129
7.3 基于支撐劑簇非線性變形的裂縫導流能力解析模型 135
7.3.1 簇式支撐裂縫導流能力解析模型 135
7.3.2 通道壓裂裂縫導流能力的影響因素分析 142
7.4 本章小結(jié) 148
第8章 壓后返排過程中支撐柱宏微觀變形及穩(wěn)定機理 151
8.1 壓裂后返排支撐劑簇穩(wěn)定性的DEM-CFD耦合模型 153
8.1.1 支撐劑顆粒與纖維的互作用模型 153
8.1.2 支撐劑簇穩(wěn)定性的DEM-CFD流固耦合模型 154
8.2 壓后支撐劑簇的宏微觀變形破壞規(guī)律 156
8.2.1 裂縫閉合過程中支撐劑簇的宏微觀變形破壞規(guī)律 156
8.2.2 返排支撐劑簇團穩(wěn)定性預測及規(guī)律研究 156
8.3 支撐劑簇穩(wěn)定性的影響因素分析 158
8.3.1 返排壓力梯度 158
8.3.2 壓裂液黏度 161
8.3.3 支撐柱高度 164
8.3.4 支撐柱直徑與間距之比 165
8.3.5 纖維黏結(jié)強度 169
8.4 本章小結(jié) 170
第9章 簇式支撐裂縫導流能力預測技術的應用 173
9.1 勝利油田高導流通道壓裂參數(shù)優(yōu)化 175
9.1.1 支撐柱間距優(yōu)化 175
9.1.2 脈沖時間優(yōu)化 178
9.1.3 勝利油田致密油藏通道壓裂適應性評價 179
9.2 勝利油田通道壓裂技術的應用情況 181
9.3 本章小結(jié) 182
參考文獻 183