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通过室内水力压裂物理模拟试验系统,对大尺寸原煤进行了水力压裂模拟试验,根据水力裂缝的空间展布形态分析了煤岩储层水力裂缝的延伸规律,揭示了网状裂缝的形成机制。结果表明：水力裂缝易在弱层理处分叉和转向,发育的层理和裂缝系统等结构面为压裂形成裂缝网络提供了前提条件。泵压曲线呈现出的频繁波动是煤岩内产生网状裂缝的一个显著特征。水力裂缝的起裂与延伸有4种基本模式,裂缝网络的形成多为这4种基本模式的组合。地应力差异系数和泵注排量对煤层水力裂缝形态有较大影响。较小的地应力差异系数更利于网状裂缝的形成;较高的压裂液排量易形成相对简单的裂缝形态,导致压裂改造效果较差。该试验方法和试验结果可为现场水力压裂参数设计和优化提供参考和依据。 相似文献
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高台子油田扶余油层现今地应力数值模拟及对水力压裂的影响 总被引：2，自引：2，他引：0
利用微地震资料和岩石波速各向异性实验数据计算统计了高台子油田扶余油层相关井点的现今地应力方向, 并通过水力压裂资料及岩心古地磁定向、差应变、声发射实验得到井点的现今地应力数值; 结合岩石三轴抗压实验确定扶余油层的岩石力学参数, 在此基础上利用ANSYS软件建立研究区的有限元模型, 以井点现今地应力参数为约束条件, 对扶余油层现今地应力场进行数值模拟, 并分析了水力压裂施工时现今应力场及天然裂缝活动性对人工压裂缝的影响。研究结果表明, 高台子油田扶余油层水平最大主应力集中在34 MPa附近, 呈北东东-南西西向, 水平最小主应力为26~30 MPa, 方向北北西-南南东。断层带内有较高的应力值, 研究区西北部的背斜翼部水平主应力值较大, 而东部、南部较为平缓的背斜核部则是水平主应力的低值区。西部的背斜翼部及断裂带是天然裂缝的活跃区域, 天然裂缝对压裂缝的延伸方向影响较大; 东部的背斜核部平缓地带天然裂缝的活动性较低。 相似文献
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人工裂缝与天然裂缝耦合关系及其开发意义 总被引：4，自引：4，他引：0
通过野外露头、成像测井、古地磁定向岩心以及岩石差应变测试等资料, 对鄂尔多斯盆地延长组超低渗储集层天然裂缝的发育特征进行了系统研究, 并结合微地震监测资料, 对压裂缝展布规律及其与现今地应力和天然裂缝的关系进行了分析。人工压裂缝与天然裂缝具有较好的耦合作用, 在陕北地区, 由于天然裂缝发育, 岩石的不均一性使得人工压裂缝主要沿着天然缝扩展; 而在陇东地区, 天然裂缝的发育程度相对较差, 压裂缝的延伸方向及其形态主要受现今地应力的控制。因此, 超低渗油田的开发井网部署时, 既要考虑天然裂缝的发育程度, 还应该考虑天然裂缝方位与地应力的匹配关系。 相似文献
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随着扩展有限元理论的深入研究,利用扩展有限元方法模拟水力压裂具有了一定的可操作性。相比于常规有限元方法,XFEM方法具有计算结果精度高和计算量小的优点。但是,如何模拟射孔孔眼、如何模拟流体与岩石相互作用以及分析水力裂缝的扩展规律仍然是难题。以研究水力压裂裂缝扩展规律为目的,建立了岩石多孔介质应力平衡方程、流体渗流连续性方程和边界条件。通过有限元离散化方法对耦合方程矩阵进行处理。通过富集函数定义初始裂缝（射孔孔眼）,选择最大主应力及损伤变量D分别作为裂缝起裂和扩展判定准则,利用水平集方法模拟水力裂缝扩展过程。数值模拟结果显示：增加射孔方位角、压裂液排量和减小水平地应力差,起裂压力上升;黏度对起裂压力无明显影响。增加射孔方位角、压裂液排量、黏度和减小水平地应力差值有助于裂缝宽度的增加。增加水平地应力差值、压裂液排量和减小射孔方位角以及压裂液黏度有助于裂缝长度增加,反之亦然。基于ABAQUS的水力裂缝扩展有限元法可对不同井型和诸多储层物性参数及压裂施工参数进行分析,且裂缝形态逼真,裂缝面凹凸程度清晰,结果准确。此研究可作为一种简便有效研究水力压裂裂缝扩展规律的方法为油田水力压裂设计与施工提供参考与依据。 相似文献
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查明不同煤体结构煤水力压裂时裂缝延伸规律能为合理井网部署奠定基础。以沁水盆地柿庄区块为研究对象,对钻井煤心裂隙进行观测,划分出4种裂隙发育程度煤。基于岩体力学理论,建立了水力压裂过程中裂缝尖端应力场计算模型和水力裂缝能否穿过天然裂隙的判断准则。根据煤层气井实测资料,验证了理论分析的可靠性,得出了不同煤体结构煤的水力压裂裂缝延伸规律。结果表明:考虑诱导应力前后,2组天然裂隙发育煤的水力裂缝延伸规律不同,随着缝长增加,诱导应力随之增大,水力裂缝单一延伸方向变为双向延伸;1组天然裂隙发育煤的发育方向与最大主应力方向夹角较小,导致考虑诱导应力前后水力裂缝的延伸方向变化不明显,整体延伸趋于天然裂隙发育方向;在粒状偶见及粉状无裂隙发育煤中,水力裂缝总是沿着最大主应力方向延伸。研究成果为该区不同应力和裂隙发育下井网合理布置提供了理论依据。 相似文献
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目前水力压裂是油页岩储层开发的主要技术手段之一,油页岩层理特征的差异对压后裂缝形态起主要影响作用,目前研究大多聚焦在层理发育程度对裂缝扩展的影响,忽略层理厚度本身对水力裂缝扩展的影响。以鄂尔多斯盆地旬邑地区油页岩为研究对象,基于线弹性断裂力学理论,构建应力-损伤-渗流的水力压裂裂缝扩展模型,并采取全局FEM-CZM的数值模拟方法,分析层理厚度、层理间距、地应力场对水力压裂裂缝扩展的影响规律,对比不同影响因素下裂缝的破坏类型、裂缝长度和层理沟通面积。结果表明：(1)层理厚度影响层理面对水力裂缝的拦截能力,在层理厚度较大时,会导致裂缝在层理面上扩展的倾向更强,发生张拉破坏,所对应的裂缝长度和层理沟通面积更大。(2)层理间距影响水力裂缝到达层理面的时间,较小的层理间距水力裂缝会直接穿透层理面,较大的层理间距增加裂缝扩展的阻力,伴随层理间距越大,发生张拉破坏,水力裂缝长度和层理沟通面积越大。(3)地应力场决定水力裂缝扩展方向,垂向地应力差较大时,垂向应力会对层理有压实作用,导致更容易穿透层理面扩展,垂向地应力差较小时,水力裂缝在层理面扩展多发生弯曲、分支情况,所对应裂缝长度和层理沟通面积均增加... 相似文献
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水力压裂技术是成功实现干热岩资源开发利用的重要手段之一,数值模拟技术能够精准预测水力裂缝扩展。针对典型花岗岩,借助黏性单元法,分别模拟了致密花岗岩和天然裂缝存在情况下的水力裂缝扩展特征,得出以下结论：致密花岗岩的水力裂缝形态单一,天然裂缝的存在增加了压裂后裂缝的复杂性;致密花岗岩水力裂缝拓展主要分为憋压和拓展两个交替往复的阶段,当存在天然裂隙时,水力压裂过程会变得复杂;天然裂缝存在时,水力裂缝的缝长和缝宽分别为致密花岗岩的5. 7倍和1. 7倍;缝网的形成需要借助复杂的压裂工艺实现。研究结果可以为增强型地热系统(EGS)储层水力刺激工作提供理论支持。 相似文献
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鄂尔多斯盆地北部塔巴庙地区上古生界致密砂岩气藏天然裂缝形成机理浅析 总被引：15，自引：5，他引：10
鄂尔多斯盆地北部塔巴庙地区上古生界致密砂岩气藏的低孔、低压、低渗特点给开发带来了相当大的难度.天然裂缝的存在对致密砂岩气藏经济开发意义重大,致密砂岩中裂缝发育层段往往是天然气富集区,天然裂缝能大大改善致密砂岩储层渗透性,研究其发育状况及分布规律对储层压裂改造及水平井开发技术的实施具有积极的指导意义.塔巴庙地区位于鄂尔多斯盆地北部伊陕斜坡构造带上,构造平缓,地层倾角仅1°左右,一般认为不具备裂缝发育条件,然而大量岩心观察、薄片分析、物性测试、测井及试井资料证实,研究区的确不同程度地发育垂直裂缝和高角度裂缝.对裂缝的形态、产状、密度及裂缝分布范围研究后认为,天然裂缝主要是在区域应力、差异压实和异常高流体压力综合作用下形成的,断裂作用不是该区裂缝发育的主导因素. 相似文献
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塔巴庙气田上古生界致密储层裂缝系统基本特征及其在天然气成藏中的作用 总被引：10，自引：2，他引：10
塔巴庙地区位于鄂尔多斯盆地北部伊陕斜坡构造带上,构造平缓,一般认为不具备裂缝发育条件,然而大量岩心观察、薄片分析、物性测试、测井及试井资料证实,研究区上古生界发育以垂直或高角度裂缝为主的区域性分布构造裂缝系统,与区域构造变形具有同序性;其次为与地层局部挠曲变形有关的低角度构造裂缝系统。我们结合研究区裂缝系统的形态、产状、密度及裂缝分布范围等表观特征和前人区域应力场演化研究成果后认为,与区域水平挤压应力为主的多期隆升构造有关的区域性裂缝系统在塔巴庙地区天然气成藏过程中起双重作用,在自生自储组合中区域性裂缝以输导作用为主,在下生上储组合中储集作用为主。天然气成藏模式的建立,无疑对塔巴庙主力目的层盒2 3的勘探开发提供一定指导作用。 相似文献
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Numerical analysis of the effect of natural microcracks on the supercritical CO2 fracturing crack network of shale rock based on bonded particle models 
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下载免费PDF全文 The problem of predicting the geometric structure of induced fractures is highly complex and significant in the fracturing stimulation of rock reservoirs. In the traditional continuous fracturing models, the mechanical properties of reservoir rock are input as macroscopic quantities. These models neglect the microcracks and discontinuous characteristics of rock, which are important factors influencing the geometric structure of the induced fractures. In this paper, we simulate supercritical CO2 fracturing based on the bonded particle model to investigate the effect of original natural microcracks on the induced‐fracture network distribution. The microcracks are simulated explicitly as broken bonds that form and coalesce into macroscopic fractures in the supercritical CO2 fracturing process. A calculation method for the distribution uniformity index (DUI) is proposed. The influence of the total number and DUI of initial microcracks on the mechanical properties of the rock sample is studied. The DUI of the induced fractures of supercritical CO2 fracturing and hydraulic fracturing for different DUIs of initial microcracks are compared, holding other conditions constant. The sensitivity of the DUI of the induced fractures to that of initial natural microcracks under different horizontal stress ratios is also probed. The numerical results indicate that the distribution of induced fractures of supercritical CO2 fracturing is more uniform than that of common hydraulic fracturing when the horizontal stress ratio is small. 相似文献
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Identification of fracture development period and stress field analysis based on fracture fabrics in tectonic superposition areas 总被引：1，自引：0，他引：1
Nan Su Lejun Zou Xiaohua Shen Wenyuan Wu Guifang Zhang Fanli Kong Zhong Zhang Youpu Dong Ancheng Xiao 《Arabian Journal of Geosciences》2014,7(10):3983-3994
As a direct consequence of multiple periods of stress applied on areas with tectonic superposition, the multiple-periods fractures have complex abutting relationships, and the field study of fractures is usually restricted by outcrop conditions, such as section direction. Therefore, previous studies of superposed stress fields based on fractures have been generally performed in areas with proper observation conditions and clear abutting relationships. In contrast, in many other areas, the identification of fracture development period based on field observation is often infeasible. Compared to abutting relationships, fracture fabrics obtained from field measurement are not affected by the restriction of outcrops and consequently are more representative of the fractures. According to the analysis of fracture fabrics and fracture features, this paper has separated and extracted the superposed fracture sets and identified the fracture development period in the area without available abutting relationships. Taking the southern segment of the Longmen Mountain thrust belt as an example, fractures of two development periods are identified and timed in the tectonic superposition area between two adjacent fold belts. The analysis of stress direction in each period suggests that the structural boundaries, consisting of such pre-existing structures as faults and anticlines, could have induced directional rotation in the subsequent stress. An equivalent result was achieved using a finite element simulation of the stress field. Based on the stress analysis of the field sites and the stress field simulation, the stress variation in the tectonic superposition area is well modeled. 相似文献
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Tectonic fractures are important factors that influence oil and natural gas migration and accumulation within “buried hill” reservoirs. To obtain a quantitative forecast of the development and distribution of reservoir fractures in the Damintun Depression, we analyzed the characteristics of regional structural evolution and paleotectonic stress field setting. A reasonable geological model of the research area was built based on an interpretation of the geological structure, a test for rock mechanics, and experiment on acoustic emission. Thereafter, a three-dimensional paleotectonic stress field during the Yanshan movement was simulated by the finite element method. Rock failure criterion and comprehensive evaluation coefficient of fractures were used to determine the quantitative development of fractures and predict zones that are prone to fracture development. Under an intense Yanshan movement, high stress strength is distributed in the south and northeast parts of the study area, where stress is extremely high. The fracture development zones are mainly controlled by the tectonic stress field and typically located in the same areas as those of high maximum principal and shear stresses. The predicted areas with developed fractures are consistent with the wells with high fracture linear density and in locations with high-producing oil and gas wells. 相似文献
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综合采用岩心、薄片和成像测井等资料,对库车坳陷克深气田白垩系巴什基奇克组构造裂缝的形成序列、分布规律和影响因素进行了研究。结果表明:剪切裂缝和张性裂缝在克深气田均有发育,以直立缝和高角度缝为主,主要形成于近南北向的挤压作用、背斜弯曲拱张作用和异常流体高压作用,微观裂缝切穿胶结物和部分颗粒,早期充填构造裂缝可在后期构造应力和异常流体高压作用下重新裂开成为有效裂缝。克深气田发育3期构造裂缝,其中第3期构造裂缝的形成时间与天然气大量充注期吻合,是工业规模性气藏形成的关键因素。单个断背斜高部位的构造应力低于背斜翼部,因此背斜高部位的构造裂缝线密度相对较低,但背斜弯曲变形使裂缝开度较大,有效性好,单井的无阻流量较高;翼部和断层附近构造裂缝线密度较大,但开度较小,有效性差;构造应力、岩石强度和变形时间的不同造成了构造裂缝特征在各气藏之间具有差异性。储层中部第3砂层组的构造裂缝发育程度中等,充填程度相对较低,并且平面上分布连续,可形成连片分布的储层“甜点”区,应成为克深气田开发中的重点层位。对克深气田构造裂缝起主要贡献作用的为水下分流河道和河口坝微相的粉‒细砂岩。 相似文献
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长6致密油层是鄂尔多斯盆地Y区块的主力产层,裂缝发育。目前单井产能低,水淹和水窜现象严重,部分水井注水困难,严重影响了开发效果。为了解决影响开发效果较为严重的裂缝问题,本文通过野外露头和岩心宏观、微观观察,注水指示曲线和压力降落试井资料分析,应力测定,停泵压力梯度与上覆应力梯度关系研究,结合沉积环境,对天然裂缝、人工裂缝发育特征,人工裂缝影响因素,天然裂缝对人工裂缝性质的影响、人工裂缝形态及分布规律等方面进行研究。结果表明：研究区长6油层宏观裂缝主要是以垂直缝为主的区域性构造裂缝,微裂缝主要是以水平缝为主的成岩缝;人工裂缝主要受控于天然裂缝,天然裂缝主要受控于砂体厚度与泥质体积分数,砂体厚度越薄越易形成天然裂缝,泥质体积分数越高越易形成变形构造。 相似文献
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松辽盆地三肇地区油田储层裂缝及地应力特征 总被引：10，自引：2，他引：8
在大量裂缝发育特征的观察和统计工作基础上,结合油田开发动态和古构造发育史分析等,应用岩芯古地磁定向,差应变和波速各和异性等研究方法,结果认为三肇地区扶杨油层发育的裂缝走向以近东西向为主,多具高倾角,并可构成规模较大的主裂缝,其在油田注水开发中起着不可轻视的作用。分析表明,裂缝发育的密度与砂层的厚度成反比,与构造曲率成正比。区域最大水平主应力为北西西向,近东西向裂缝为油田最有效裂缝组系。 相似文献
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Researchers have recently realized that the non-tectonic natural fractures are developed in shale formations and significant for the exploitation of shale gas. Studies have shown that the tectonic fractures in naturally fractured reservoirs have influences on the maximization of stimulated reservoir volume (SRV) during hydraulic fracturing. However, the effect of the non-tectonic randomly natural fractures on the fracturing network propagation is not well understood. Laboratory experiments are proposed to study the evolution of fracturing network in naturally fractured formations with specimens that contain non-tectonic random fractures. The influences of the dominating factors were studied and analyzed, with an emphasis on natural fracture density, stress ratio, and injection rate. The response surface methodology was employed to perform the multiple-factor analysis and optimization in the maximization of the SRV. A sensitivity study reveals a number of interesting observations resulting from these parameters on the fracturing network evaluation. It is suggested from the geometry morphology of fracturing network that high natural fracture density and injection rate tend to maximize the fracturing network. The influence of stress contrast on fracturing network is nonlinear; an optimal value exists resulting in the best hydraulic fracturing effectiveness. 相似文献
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裂缝是影响致密砂岩储层高产及稳产的关键。在对国内外该类储层裂缝研究现状系统调研及近期成果全面分析的基础上,深入分析了裂缝的类型及形成机理。分别从地质、测井、地震及实验等方面详细论述了致密砂岩储层裂缝的识别方法;基于野外露头、岩心及薄片观察、构造曲率、常规及特殊测井等方法可以获得储层裂缝密度、张开度、产状、组系及方向等主要特征参数;地质分析、构造曲率估算、纵波各向异性分析、地震相干体及倾角非连续性裂缝检测、构造应力场模拟等是裂缝分布预测的有效技术方法。综合分析认为,目前对国内海相和海陆过渡相煤系地层中的致密砂岩储层裂缝研究相对较少;尚未形成一套针对各类型沉积相及构造演化背景条件下的致密砂岩储层裂缝识别的有效方法及标准参数体系;对致密储层裂缝差异充填机制及微裂缝定量识别与表征缺少系统研究;地震裂缝识别的精度不高。指出各类裂缝研究方法相互结合、裂缝识别标准与参数体系建立、微裂缝研究、裂缝发育程度与主控因素间定量关系分析、提高地震预测裂缝的分辨率、水力缝与天然裂缝及地应力之间的耦合关系研究为致密砂岩储层裂缝研究的未来发展趋势。 相似文献