目錄
序
前言
第1章 水力壓裂物理模擬理論研究 1
1.1 相似準則 1
1.1.1 相似理論的基本內(nèi)容 1
1.1.2 裂縫擴展控制方程及單值條件 2
1.1.3 相似準則的推導 3
1.2 地應力加載方式 7
1.2.1 三向地應力關系及影響因素 7
1.2.2 地應力狀態(tài)與裂縫擴展方向的關系 8
1.2.3 地應力擾動對裂縫擴展的干擾機理分析 9
1.3 巖石破裂和斷裂機制相似準則 11
1.3.1 裂縫擴展準則與斷裂韌性 11
1.3.2 巖石斷裂類型 14
1.3.3 多層組合斷裂機制 15
1.3.4 微觀斷裂機制 16
1.4 水力壓裂裂縫非平面擴展 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時監(jiān)測試驗 18
1.5 水力壓裂裂縫與天然裂縫交互作用機制 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 23
第2章 水力壓裂物理模擬監(jiān)測方法 25
2.1 示蹤劑監(jiān)測方法 25
2.1.1 示蹤劑監(jiān)測方法在水力壓裂試驗中的應用 25
2.1.2 示蹤劑監(jiān)測試驗示例分析 25
2.2 聲發(fā)射三維定位監(jiān)測方法 26
2.2.1 聲發(fā)射三維定位監(jiān)測系統(tǒng) 26
2.2.2 聲發(fā)射三維定位監(jiān)測及響應特征分析 27
2.3 CT無損檢測方法 30
2.3.1 頁巖微米CT掃描成像實驗 30
2.3.2 頁巖裂縫識別原理 31
2.3.3 頁巖微米CT掃描實驗示例分析 32
2.4 低溫金屬重構(gòu)裂縫形態(tài)監(jiān)測方法 33
2.4.1 低熔點合金 34
2.4.2 低溫金屬重構(gòu)裂縫形態(tài)試驗示例分析 35
2.4.3 低溫金屬重構(gòu)裂縫形態(tài)試驗總結(jié)及建議 37
2.5 高速攝像監(jiān)測方法 38
2.6 光纖傳感監(jiān)測方法 39
2.6.1 光纖傳感測試原理 40
2.6.2 分布式光纖監(jiān)測系統(tǒng)(DTS、DAS) 40
2.6.3 光纖傳感監(jiān)測方法的應用示例分析 42
參考文獻 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 48
3.1 定面射孔模擬試驗 48
3.1.1 定面射孔原理 48
3.1.2 定面射孔模擬試驗井筒設計示例 48
3.1.3 定面射孔模擬試驗試樣制備 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 50
3.2.1 定向射孔原理 50
3.2.2 定向射孔模擬試驗井筒設計示例 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 51
3.3.1 螺旋射孔原理 51
3.3.2 螺旋射孔模擬試驗井筒設計示例 52
3.3.3 螺旋射孔模擬試驗試樣制備 52
3.3.4 螺旋射孔壓裂縫形態(tài)特征分析 53
參考文獻 54
第4章 裂縫性儲層水力壓裂裂縫起裂和延伸機理試驗研究 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)水力壓裂試驗方案設計 55
4.1.2 平行多裂縫地層水力壓裂裂縫擴展機理 56
4.2 隨機多裂縫儲層水力壓裂裂縫延伸機理物理模擬研究 60
4.2.1 隨機天然裂縫系統(tǒng)的模擬及試驗方案設計 60
4.2.2 隨機多裂縫儲層水力壓裂裂縫擴展機理 61
參考文獻 64
第5章 大斜度井水力壓裂裂縫起裂及延伸規(guī)律物理模擬實驗 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展規(guī)律 69
5.4 大斜度井水力壓裂裂縫起裂和擴展規(guī)律 71
第6章 頁巖物理模擬實驗 72
6.1 頁巖裂縫結(jié)構(gòu)分析及描述方法 72
6.1.1 試驗前頁巖天然裂縫形態(tài)分析及描述 72
6.1.2 試驗后頁巖裂縫形態(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則 80
6.3 基于SRA的縫網(wǎng)擴展規(guī)模評價方法 83
6.4 模擬淺層應力條件時縫網(wǎng)壓裂擴展形態(tài) 83
6.4.1 淺層頁巖氣儲層特征簡析及試驗方案制定 83
6.4.2 淺層頁巖氣儲層裂縫擴展規(guī)律 84
6.5 模擬深層應力條件時縫網(wǎng)壓裂擴展形態(tài) 87
6.5.1 地應力狀態(tài)及施工參數(shù)對深層頁巖裂縫形態(tài)的影響 87
6.5.2 深層頁巖氣儲層裂縫擴展規(guī)律 89
6.6 變排量壓裂造縫機制 90
6.6.1 變排量壓裂試驗方案制定 90
6.6.2 變排量壓裂曲線特征及造縫機制分析 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 交替注液壓裂試驗方法 94
6.7.2 交替注液造縫能力評價及裂縫形態(tài)分析 96
6.7.3 交替注液壓裂縫擴展規(guī)律 102
6.8 頁巖暫堵轉(zhuǎn)向壓裂試驗 103
參考文獻 108
第7章 頁巖油儲層水力壓裂物理模擬實驗 110
7.1 頁巖油井下全直徑頁巖巖心包裹制備 110
7.1.1 鹽間頁巖油儲層不同沉積特征下裂縫擴展規(guī)律 111
7.1.2 鹽間頁巖油井下巖心包裹試驗方案設計 111
7.1.3 鹽間頁巖裂縫形態(tài)綜合分析 112
7.1.4 鹽間頁巖水力壓裂裂縫影響因素分析 115
7.2 長7頁巖油多儲層裂縫穿層擴展規(guī)律研究 115
7.2.1 長7頁巖油多儲層水力壓裂模擬試驗方案設計 115
7.2.2 長7頁巖油多儲層水力壓裂試驗參數(shù) 116
7.2.3 長7頁巖油多儲層水力壓裂裂縫穿層擴展形態(tài)特征 116
7.2.4 長7頁巖油多儲層水力壓裂試驗壓裂曲線響應特征分析 121
7.2.5 長7頁巖油多儲層裂縫穿層擴展規(guī)律 121
參考文獻 122
第8章 碳酸鹽巖儲層孔洞連通酸壓物理模擬實驗 123
8.1 縫洞型碳酸鹽巖儲層壓裂試驗研究 123
8.1.1 縫洞型碳酸鹽巖儲層酸壓試驗概括 123
8.1.2 縫洞型碳酸鹽巖儲層酸壓具體試驗方案 123
8.1.3 縫洞型碳酸鹽巖儲層酸壓試驗結(jié)果 124
8.2 基質(zhì)型碳酸鹽巖儲層壓裂試驗研究 125
8.2.1 基質(zhì)型碳酸鹽巖儲層酸壓試驗概括 125
8.2.2 基質(zhì)型碳酸鹽巖儲層酸壓具體試驗方案 126
8.2.3 基質(zhì)型碳酸鹽巖儲層酸壓試驗結(jié)果 126
8.2.4 碳酸鹽巖儲層孔洞連通酸壓試驗結(jié)果分析 133
8.2.5 酸壓孔洞連通機制 135
8.3 碳酸鹽巖疲勞酸壓試驗 136
8.3.1 疲勞酸壓試驗概括 136
8.3.2 碳酸鹽巖疲勞酸壓試驗方案 136
8.3.3 碳酸鹽巖疲勞酸壓試驗結(jié)果 137
8.3.4 碳酸鹽巖疲勞酸壓試驗結(jié)果分析 140
參考文獻 140
第9章 致密砂巖壓裂物理模擬實驗 141
9.1 致密砂巖壓裂縫破裂特征 141
9.1.1 致密砂巖壓裂試驗基本思路及參數(shù) 141
9.1.2 致密砂巖壓裂試驗結(jié)果分析 141
9.1.3 東濮凹陷致密砂巖儲層試驗結(jié)果 142
9.2 水平井分簇壓裂縫間干擾——應力擾動機理 144
9.2.1 縫間誘導應力干擾試驗方法 145
9.2.2 密切割縫間應力干擾對裂縫形態(tài)的影響 146
9.2.3 密切割壓裂縫間應力干擾機制 147
參考文獻 148
第10章 硬脆性火成巖壓裂物理模擬實驗 150
10.1 玄武巖水力壓裂試驗 150
10.1.1 玄武巖水力壓裂試驗概述 150
10.1.2 玄武巖水力壓裂試驗方案 150
10.1.3 玄武巖水力壓裂試驗結(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 155
10.2.1 角礫熔巖水力壓裂試驗概述 155
10.2.2 角礫熔巖水力壓裂試驗方案 155
10.2.3 角礫熔巖水力壓裂試驗結(jié)果 156
10.2.4 角礫熔巖試驗結(jié)果分析 158
10.3 硬脆性火成巖壓裂試驗結(jié)果分析 158
參考文獻 159
第11章 節(jié)理性煤巖壓裂物理模擬實驗 160
11.1 煤層直井壓裂試驗 160
11.1.1 煤層直井壓裂試驗方案 161
11.1.2 試驗結(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 163
11.2.1 節(jié)理性煤巖真三軸壓裂試驗方案 163
11.2.2 定向井煤巖壓裂試驗結(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結(jié)論 169
11.3 含煤巖系產(chǎn)層組穿層壓裂擴展試驗 169
11.3.1 含煤巖系產(chǎn)層水力壓裂試驗方案 169
11.3.2 含煤系產(chǎn)層水力壓裂試驗結(jié)果 170
11.3.3 含煤系產(chǎn)層水力壓裂試驗影響因素綜合分析 174
參考文獻 177