巖體滲流-損傷耦合及其水力壓裂機(jī)理數(shù)值試驗研究.pdf

1、水力壓裂是一種廣泛應(yīng)用于石油天然氣開采及地應(yīng)力測量的技術(shù)，其中油氣開采的主要原理為通過地面高壓泵組將壓裂液以超過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)到油氣開采增產(chǎn)增注的目的。
　　相對比常規(guī)油氣資源來說，非常規(guī)油氣資源具有成藏地質(zhì)條件復(fù)雜，儲層非均質(zhì)性強(qiáng)，滲透率低的特點，其開發(fā)難度更大，技術(shù)要求更高。隨著常規(guī)油氣資源的逐漸開采殆盡，儲量豐

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)中開始占領(lǐng)主要地位，因此在人類工程活動范圍越來越廣及常規(guī)油氣地下有效動用儲量下限不斷降低的今天，非常規(guī)油氣開發(fā)條件下的巖石水力壓裂機(jī)理問題是眾多學(xué)者探索的目標(biāo)，它不僅是熱點和難點問題，并且是亟需解決的問題。
　　自上世紀(jì)90年代以來，計算機(jī)模擬方法日趨成熟，并且它相對于傳統(tǒng)物理試驗方法具有成本低、周期短、效率高的優(yōu)點，可對同一模型進(jìn)行不同荷載的多次模擬，所以對于巖石水力壓裂機(jī)理問題的研究，

3、通過數(shù)值方法，輔以物理試驗，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，以頁巖巖體為研究對象，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題的限制，以當(dāng)前石油領(lǐng)域工程中面臨的一些具體問題為研究背景，從宏觀角度深入認(rèn)識巖體水力壓裂機(jī)理問題，以揭示非常規(guī)油氣儲層內(nèi)的非均質(zhì)頁巖巖體在復(fù)雜條件下的水力裂紋擴(kuò)展規(guī)律為研究目標(biāo)，對巖體水力壓裂問題展開研究，研究結(jié)果有望為現(xiàn)場施工及設(shè)計提供借鑒及指導(dǎo)，

4、具有較高的理論意義及實際應(yīng)用價值。主要工作包括以下幾個方面:
　　1.應(yīng)用RFPA2D2.0-Flow數(shù)值模擬軟件，分別建立層理頁巖、地應(yīng)力變化頁巖巖體以及定向射孔頁巖巖體二維數(shù)值模型，通過巖體滲流流量、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水力壓裂的影響規(guī)律。
　　2.針對裂隙頁巖巖體內(nèi)復(fù)雜縫網(wǎng)的形成及儲層體積改造，對天然