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裂缝等效介质模型对裂缝结构和充填介质参数的适应性 总被引：1，自引：0，他引：1
基于裂缝各向异性等效介质模型：定量分析了纵横波速度、弹性刚度张量随裂缝密度、裂缝孔隙纵横比及孔隙充填流体性质的变化规律;考察了Hudson模型、Pade近似和Liu含裂缝介质模型的适用条件和精度;重点分析了裂缝孔隙的结构参数、孔隙度大小及充填流体性质对弹性模量和纵横波速度的影响。基于Hudson模型的Pade近似,明确了它对高裂缝密度和大纵横比的适应性。Hudson模型、Pade近似和Liu含裂缝介质模型的响应模拟表明：在裂缝密度小于0.1时,Liu模型和Hudson二阶近似的响应基本一致,Liu模型和Pade近似均适用于裂缝密度小于等于0.2的裂缝介质;裂缝密度大于0.2时,前者适应性更好些。另外,纵横比对饱水裂缝介质标准化刚度模量的影响较干裂缝介质的影响大。 相似文献
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Fracture Length Estimation from Borehole Image Logs 总被引：1，自引：0，他引：1
Sait Ismail Özkaya 《Mathematical Geology》2003,35(6):737-753
We describe a method to estimate fracture length for circular fractures from borehole image logs. The relative frequency of fractures, which have complete circumference trace on image logs is related to fracture length. A simple functional relationship can be derived for the relative frequency of complete fracture traces in terms of average fracture inclination to borehole, borehole diameter and fracture length. This formulation however, tends to underestimate fracture length because a constant length is assumed. A more accurate length estimate can be obtained by assuming that fracture length is linearly correlated to fracture aperture or spacing. Cumulative frequency distribution of fracture aperture and spacing can be obtained from borehole image logs. The problem then transforms itself to finding the scaling factor between fracture length and aperture (or spacing) from the relative frequency of fractures with complete traces. The product of the scaling factor and average fracture spacing (or aperture) gives the average fracture length. 相似文献
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针对高角度天然裂缝发育地层中的水平井水力压裂问题,开展了水力裂缝自天然裂缝处起裂扩展的理论和试验研究。尝试将天然裂缝简化为与井筒轴线垂直的横向裂缝,基于线弹性断裂力学理论和最大拉应力准则,给出了水力裂缝起裂压力和扩展过程中应力强度因子的计算方法。利用预制横缝模拟高角度天然裂缝,开展了室内水力压裂试验,对水力裂缝的扩展形态和起裂压力进行了研究。理论计算表明,（1）水力裂缝自预制横缝端部起裂后,扩展距离超过1倍的预制横缝端部半径时可将预制横缝和水力裂缝合并起来,整体视作一条横向裂缝来计算应力强度因子;（2）水力裂缝尖端距井壁处的距离大于4倍的井筒半径时,应力强度因子的计算可忽略井筒的影响,近似采用硬币形裂缝的计算公式。试验研究发现,（1）水力裂缝在预制横缝端部起裂并扩展,形成与井筒轴线垂直的横向裂缝,裂缝的扩展呈现出Ⅰ型断裂的特点,形态近似呈圆形,未发现与井筒轴线平行的纵向裂缝的起裂和扩展;（2）排量对破裂净压力和起裂净压力有重要影响,大排量会导致较高的破裂净压力和起裂净压力,在大、小两种排量下起裂净压力的离散性均较小,计算得到的KⅠ临界断裂值的离散性也较小。研究结果可为改善裂缝发育储层的近井裂缝形态提供指导,也可为煤矿开采中预制横向切槽的水力压裂设计提供参考。 相似文献
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裂隙是油气储层主要的储集空间及流体渗流通道,影响油气的运移规律,是油气勘探开发的重要指标。以冀中坳陷任丘油田任10井为例,运用数值模拟方法研究了裂隙开展宽度和裂隙面粗糙度对岩石渗流特性的影响规律。研究结果表明,(1)裂隙开展宽度较小时,孔隙内流体压力仅在入口处小范围内呈扇形分布,裂隙中压力分布曲线呈正切函数型,流体流速在裂隙和孔隙中都较小;随着裂缝开展宽度的增加,孔隙内流体压力逐渐增大,裂隙中压力分布曲线逐渐向直线型转变,流体流速在入口处先减小后稳定,在裂隙中先增加后稳定;(2)裂隙面粗糙度对裂隙岩石渗流特性的影响与裂隙开展宽度有关,在裂隙开展宽度较大时,裂隙面粗糙度对流体压力的分布影响较大;随着裂隙面粗糙度增大,孔隙内流速逐渐增大,而裂隙中流速逐渐减小;(3)随着裂隙开展宽度的增大,影响裂隙流体流动的主控因素逐渐由裂隙开展宽度转变为裂隙面粗糙度。 相似文献
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充填物的力学响应对裂隙渗流的影响 总被引：2，自引：0，他引：2
针对膨胀性充填物对裂隙岩体渗流影响方面研究较少的现状,基于大冶铁矿充填介质的水理性质和蚀变岩体力学参数测试成果,在充填物膨胀压力与蚀变岩体力学参数对比分析的基础上探讨了充填物的力学响应对裂隙渗流的影响。研究表明,充填物的膨胀效应对蚀变岩体力学变形起着重要的控制作用,充填物膨胀产生的拉张效应和剪切效应都导致裂隙渗透性的显著增加,并且充填物的塑化效应和液化效应也明显提高了裂隙的渗透性。 相似文献
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从目前裂缝性储层表征及建模研究现状入手,结合自身实践,详细介绍了裂缝性储层表征及建模研究中的各种方
法,分析了每种方法的优缺点。裂缝表征中主要使用的方法包括：野外露头分析法、岩心分析法、测井分析法、地震预测
分析法、动态响应分析法、岩石力学分析法。裂缝建模中主要使用离散裂缝网格模型和等效连续模型两种方法。其中,重
点介绍了分形理论在野外火山岩露头裂缝分析中的应用、数字岩心技术在微观裂缝表征中的应用、各种最新的地球物理及
岩石力学表征和预测裂缝的方法、动态裂缝在裂缝性油藏开发的作用、近年来国外学者所倡导的裂缝地层学理论、非常规
储层中的裂缝表征,以及上述两种裂缝地质建模方法。在此基础上,讨论了裂缝性储层表征及建模中存在的问题,最终指
出了该项研究未来发展的趋势。 相似文献
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为了探究动态载荷下大理岩的断口形貌特征,本文先利用分离式霍普金森压杆对岩样进行不同弹速下的冲击压缩和动态劈裂试验。接着,采用钨丝灯扫描电镜对岩样断口形貌进行细观观察,对比分析了不同试验条件下岩样的断裂模式。最后,引入分形维数定量表征了岩样断口细观形貌及其粗糙程度与冲击弹速间的内在关系。结果表明:在动态载荷下大理岩断口呈脆性特性,其基本断裂模式为沿晶断裂或穿晶断裂;高弹速冲击下,岩样断裂花样变小变密,表面附着岩粉趋多;相对于动态劈裂试验,动态压缩后岩样的破碎程度要高,断口花样中穿晶断裂形式所占的比重较大;随着弹速的增加,动态劈裂和动态压缩断裂模式均由耗能较低的沿晶断裂向耗能较高的穿晶断裂转变,分形维数值相应增大,但动态劈裂试验中分形维数值比动态压缩试验的应变率敏感性更加明显。 相似文献
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页岩气藏一般具有低孔隙、低渗透等特征,对其实施缝网压裂是高效开发页岩气的最佳途径。采用位移不连续法建立线弹性二维均质地层诱导应力场分布数学模型,通过水平应力差异系数对顺序压裂和交替压裂的裂缝间距进行优化研究。结果表明,水平应力差异系数受到裂缝净压力、裂缝缝长、原地应力场等因素的影响;裂缝净压力越大、缝长越长,水平应力差异系数越小;随着与裂缝距离的增加,水平应力差异系数呈现先减小后增加的趋势,因此,存在后续裂缝形成复杂网络的最佳裂缝间距;顺序压裂裂缝间距不宜过大,且后续压裂裂缝间距应适当减小;交替压裂裂缝间距最优时,缝间水平应力差异系数最小,对中间裂缝形成缝网最有利。 相似文献
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煤层气储层裂隙阵列侧向测井响应数值模拟与分析 总被引：2，自引：0，他引：2
裂隙是煤层气储层重要的流体渗流通道,是煤层气有效储集体形成的重要条件。研究裂隙的测井响应特征是确定煤层裂隙参数的关键。利用三维有限元方法,确定不同裂隙条件的阵列侧向测井响应。研究表明:阵列侧向测井修正的视电导率与裂隙孔隙度、裂隙流体电导率基本为线性关系;随裂隙倾角增大,阵列侧向视电阻率升高;随基块电阻率增大,阵列侧向视电阻率增加;高角度裂隙(组)的阵列侧向测井深浅视电阻率呈现正差异,而基块电阻率较大的低角度裂隙(组)的响应可呈现负差异特征;相同裂隙孔隙度下,裂隙密度增加可能使裂隙组的阵列侧向视电阻率增加,当裂隙密度足够大时,测井响应基本不随裂隙密度发生变化;交叉裂隙的测井响应与平行裂隙组差异明显,且不同倾角组合的交叉裂隙的测井响应之间差异明显。 相似文献
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裂缝储层的地震响应表现为各向异性,描述裂缝物理特征参数正柔量和剪切柔量是裂缝密度函数。含气裂缝和含油、水裂缝的剪切柔量相等;而含气时,正柔量不为零,含油、水时,正柔量为零。横波分裂能反演裂缝密度和方位,但是不能指示裂缝中流体类型。近年来,纵波速度和振幅的方位特征检测裂缝得到了广泛应用,这里根据线性滑动模型建立了描述裂缝物理特性参数和各向异性参数之间的关系,分析了流体类型识别的可行性,并利用多方位角纵波AVO反演各向异性参数和柔量参数,以此来预测裂缝中流体类型。 相似文献
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岩体裂隙中渗流场有限元随机模拟分析 总被引：2，自引：0，他引：2
采用有限元方法数值,模拟了开度随机分布裂隙中的渗流场问题。根据给定的裂隙开度均值和标准差,随机分布生成有限元模型中的单元裂隙开度,模型中的材料参数和单元属性用ANSYS中的APDL参数化语言赋值。根据有限元随机模拟断面的流量分布和稳态渗流问题的达西定律,计算在不同裂隙开度标准差条件下的等效导水系数,研究等效导水系数与裂隙粗糙度之间的关系。数值模拟结果表明,与光滑平直的裂隙相对比,在裂隙平均开度为常数、开度随机正态分布的条件下,表面粗糙裂隙的等效导水系数略有降低;对于裂隙平均开度为0.5 mm的裂隙模型,裂隙开度标准差从0.01 mm变化到 0.2 mm,其等效导水系数变化小于5 %。传统的渗流控制方程无法精确描述地下水在粗糙裂隙中的流动特征,因为在压力水头的定义中忽略了速度项。 相似文献
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在对渤中凹陷进行大量精细地震解释基础上,按照断层的发育过程,将渤中凹陷古近系—新近系的断裂划分为消亡型、继承型、继承-改造型和新生型。结合目前所发现的油气藏分布特点,确定不同类型断裂对油气的运移和成藏具有不同的控制作用。消亡型断裂是由早期伸展作用而成的正断层,古近纪发育,新近纪停止活动,与该型断裂有关的油气藏很少;继承型断裂是从古近纪到新近纪持续受伸展作用形成的正断裂,因长期活动,该型断裂以垂向输导油气为主,以油气成藏为辅;继承-改造型断裂在古近纪受控于伸展作用,而在新近纪受控于剪切作用,该型断裂不但有利于油气的输导和运移,而且利于油气的成藏;新生型断裂在新近纪时期受强烈的剪切作用所形成,其与继承型或继承-改造型断裂相伴生时较有利于成藏。 相似文献
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岩溶地区岩体裂隙网络渗流分析 总被引：1，自引：0，他引：1
岩溶区由于其特殊的岩性,造成岩体裂隙非常发育,这些发育的裂隙很容易形成连通网络,在具有化学侵蚀性水流的作用下,裂隙通道被加宽,从而导致渗漏量增加。在岩溶区岩体裂隙发育特点的基础上对岩体裂隙网络进行了划分,用Monte-Carlo三维模拟技术模拟岩体裂隙的发育程度,同时也模拟出裂隙网络连通图,该图再现了优势裂隙的发育方向。在岩体节理网络的基础上,将各种裂隙和孔隙按规模和渗透性分为四级处理, 即一级真实裂隙网络、二级随机裂隙网络、三级等效连续介质体系、四级连续介质体系,各级裂隙之间以水量平衡原理建立联系。然后采用多重裂隙网络渗流模型对岩溶区岩体裂隙的渗流进行分析。研究表明,将多重裂隙网络渗流模型应用于岩溶区坝基岩体渗流分析中,能够比较确切而直观的反映出岩溶区岩体裂隙系统渗流分布规律,对岩溶区水库的防渗和防腐蚀措施具有重要的指导意义 相似文献
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为研究大倾角煤层水力压裂裂缝扩展形态，采用大尺寸真三轴压裂模拟系统，分别开展最大水平主应力沿地层走向和沿地层倾向的60°倾角煤层水力裂缝扩展物理模拟实验。结果表明:最大主应力方向沿地层走向时，裂缝起裂容易，缝高受限，裂缝连通性好，裂缝的开启主要沿层理和天然裂缝，形成垂直缝形态，地层倾角对压裂施工影响相对较小，建议进行大规模压裂以充分改造煤储层；最大主应力方向沿地层倾向时，裂缝起裂困难，前期缝高受限，后期缝高失控，裂缝连通性差，受节理影响，不易形成主缝，所以裂缝扩展困难，转向及多级破裂较多，此类煤层建议进行多级小规模压裂改造。实验结果对新疆等地区大倾角煤层的改造模式和改造规模具有指导作用。 相似文献
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利用RMT－150C电液伺服机对含不同预制裂隙形式（单、双、T形交叉及X形交叉裂隙）的类岩石试样进行了单轴压缩试验,系统地研究了裂隙形式对试样强度特征及失稳模式的影响。试验发现,（1）不同裂隙形式下裂隙的起裂破坏模式主要表现为初始裂隙起裂破坏,裂隙形式与破坏模式关系不突出;（2）单轴抗压强度受裂隙形式影响明显,随着裂隙形式由单裂隙到X形交叉裂隙变化,裂隙试样抗压强度呈现增高趋势,同时试样起裂和失稳时的声发射总能量也逐渐增大。进一步对裂隙形式影响强度特征的机制进行了初步分析,研究成果可以反映不同裂隙形式组合对工程岩体稳定性的影响规律。 相似文献
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Fully coupled simulation of a hydraulic fracture interacting with natural fractures with a hybrid discrete‐continuum method 
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下载免费PDF全文 A hybrid discrete‐continuum numerical scheme is developed to study the behavior of a hydraulic fracture crossing natural fractures. The fully coupled hybrid scheme utilizes a discrete element model for an inner domain, within which the hydraulic fracture propagates and interacts with natural fractures. The inner domain is embedded in an outer continuum domain that is implemented to extend the length of the hydraulic fracture and to better approximate the boundary effects. The fracture is identified to propagate initially in the viscosity‐dominated regime, and the numerical scheme is calibrated by using the theoretical plane strain hydraulic fracture solution. The simulation results for orthogonal crossing indicate three fundamental crossing scenarios, which occur for various stress ratios and friction coefficients of the natural fracture: (i) no crossing, that is, the hydraulic fracture is arrested by the natural fracture and makes a T‐shape intersection; (ii) offset crossing, that is, the hydraulic fracture crosses the natural fracture with an offset; and (iii) direct crossing, that is, the hydraulic fracture directly crosses the natural fracture without diversion. Each crossing scenario is associated with a distinct net pressure history. Additionally, the effects of strength contrast and stiffness contrast of rock materials and intersection angle between the hydraulic fracture and the natural fracture are also investigated. The simulations also illustrate that the level of fracturing complexity increases as the number and extent of the natural fractures increase. As a result, we can conclude that complex hydraulic fracture propagation patterns occur because of complicated crossing behavior during the stimulation of naturally fractured reservoirs. Copyright © 2017 John Wiley & Sons, Ltd. 相似文献
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倾斜定向排列裂缝地层可以等效为TI介质,根据TI介质弹性波反射透射方程,模拟了上覆各向同性泰勒岩/下伏含有倾斜裂缝的奥斯汀白垩岩模型qP波方位反射系数。通过将qP波方位反射系数拟合成椭圆,研究了裂缝密度、裂缝倾向、裂缝倾角与椭圆参数的关系。研究发现,随着裂缝密度增大椭圆扁率也在增大,裂缝倾向与椭圆中心点方位相差180°,裂缝倾角与椭圆中心点到坐标原点距离存在一定的对应关系。本研究可以为预测倾斜裂缝地层提供一定的理论支撑。 相似文献
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Yingnan Wang Hieu T. Tran Giang D. Nguyen Pathegama G. Ranjith Ha H. Bui 《国际地质力学数值与分析法杂志》2020,44(10):1417-1445
This paper focuses on the modelling of mixed-mode fracture using the conventional smoothed particle hydrodynamics (SPH) method and a mixed-mode cohesive fracture law embedded in the particles. The combination of conventional SPH and a mixed-mode cohesive model allows capturing fracture and separation under various loading conditions efficiently. The key advantage of this framework is its capability to represent complex fracture geometries by a set of cracked SPH particles, each of which can possess its own mixed-mode cohesive fracture with arbitrary orientations. Therefore, this can naturally capture complex fracture patterns without any predefined fracture topologies. Because a characteristic length scale related to the size of the fracture process zone is incorporated in the constitutive formulation, the proposed approach is independent from the spatial discretisation of the computational domain (or mesh independent). Furthermore, the anisotropic fracture responses of materials can be naturally captured thanks to the orientation of the fracture process zone embedded at the particle level. The performance of the proposed approach demonstrates its potentials in modelling mixed-mode fracture of rocks and similar quasi-brittle materials. 相似文献
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RobertD.JACOBI 《《地质学报》英文版》2003,77(4):491-503
2-D and 3-D densities of fractures are commonly used in mining safety design, natural gas and oil production in fractured reservoirs, and the characterization of subsurface flow and transportation systems in fractured rocks. However, many field data sets are collected in 1-D frequency (f) (e.g., scanlines and borehole data). We have developed an ARC/ INFO-based technology to calculate fracture frequency and densities for a given fracture network. A series of numerical simulations are performed in order to determine the optimal orientation of a scanline, along which the maximum fracture frequency of a fracture network can be obtained. We calculated the frequency (f) and densities (both D1 and D2) of 36 natural fracture trace maps, and investigated the statistical relationship between fracture frequency and fracture density D1, i.e. D1=1.340f+ 0.034. We derived analytical solutions for converting dimensional density (D1) to non-dimensional densities (D2 and D3) assuming that fracture length distribution f 相似文献