巖體滲流-損傷耦合及其水力壓裂機(jī)理數(shù)值試驗(yàn)研究.pdf

1、水力壓裂是一種廣泛應(yīng)用于石油天然氣開(kāi)采及地應(yīng)力測(cè)量的技術(shù)，其中油氣開(kāi)采的主要原理為通過(guò)地面高壓泵組將壓裂液以超過(guò)地層吸收能力的排量注入井中，從而在井底附近的地層產(chǎn)生裂縫，后注入帶有支撐劑的攜砂液，形成具有一定幾何尺寸和導(dǎo)流能力的填砂裂縫，以達(dá)到油氣開(kāi)采增產(chǎn)增注的目的。
　　相對(duì)比常規(guī)油氣資源來(lái)說(shuō)，非常規(guī)油氣資源具有成藏地質(zhì)條件復(fù)雜，儲(chǔ)層非均質(zhì)性強(qiáng)，滲透率低的特點(diǎn)，其開(kāi)發(fā)難度更大，技術(shù)要求更高。隨著常規(guī)油氣資源的逐漸開(kāi)采殆盡，儲(chǔ)量豐

2、富且分布廣泛的非常規(guī)油氣資源在全球能源結(jié)構(gòu)中開(kāi)始占領(lǐng)主要地位，因此在人類(lèi)工程活動(dòng)范圍越來(lái)越廣及常規(guī)油氣地下有效動(dòng)用儲(chǔ)量下限不斷降低的今天，非常規(guī)油氣開(kāi)發(fā)條件下的巖石水力壓裂機(jī)理問(wèn)題是眾多學(xué)者探索的目標(biāo)，它不僅是熱點(diǎn)和難點(diǎn)問(wèn)題，并且是亟需解決的問(wèn)題。
　　自上世紀(jì)90年代以來(lái)，計(jì)算機(jī)模擬方法日趨成熟，并且它相對(duì)于傳統(tǒng)物理試驗(yàn)方法具有成本低、周期短、效率高的優(yōu)點(diǎn)，可對(duì)同一模型進(jìn)行不同荷載的多次模擬，所以對(duì)于巖石水力壓裂機(jī)理問(wèn)題的研究，

3、通過(guò)數(shù)值方法，輔以物理試驗(yàn)，才是最終解決這一難題的有效手段。
　　本文以數(shù)值模擬為研究手段，以頁(yè)巖巖體為研究對(duì)象，突破傳統(tǒng)斷裂力學(xué)方法基于連續(xù)均勻介質(zhì)且只能研究均勻單一巖層水力壓裂問(wèn)題的限制，以當(dāng)前石油領(lǐng)域工程中面臨的一些具體問(wèn)題為研究背景，從宏觀角度深入認(rèn)識(shí)巖體水力壓裂機(jī)理問(wèn)題，以揭示非常規(guī)油氣儲(chǔ)層內(nèi)的非均質(zhì)頁(yè)巖巖體在復(fù)雜條件下的水力裂紋擴(kuò)展規(guī)律為研究目標(biāo)，對(duì)巖體水力壓裂問(wèn)題展開(kāi)研究，研究結(jié)果有望為現(xiàn)場(chǎng)施工及設(shè)計(jì)提供借鑒及指導(dǎo)，

4、具有較高的理論意義及實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。主要工作包括以下幾個(gè)方面:
　　1.應(yīng)用RFPA2D2.0-Flow數(shù)值模擬軟件，分別建立層理頁(yè)巖、地應(yīng)力變化頁(yè)巖巖體以及定向射孔頁(yè)巖巖體二維數(shù)值模型，通過(guò)巖體滲流流量、聲發(fā)射、模型起裂壓力、破裂壓力等關(guān)鍵指標(biāo)，研究復(fù)雜條件下的頁(yè)巖巖體基本滲流-損傷特性及水力壓裂機(jī)理，全面分析層理參數(shù)、地應(yīng)力差值及定向射孔對(duì)水力壓裂的影響規(guī)律。
　　2.針對(duì)裂隙頁(yè)巖巖體內(nèi)復(fù)雜縫網(wǎng)的形成及儲(chǔ)層體積改造，對(duì)天然