页岩水力压裂过程的态型近场动力学模拟研究

论文摘要

水力压裂技术广泛使用于页岩气开采工程中。为了分析压裂过程中多裂缝扩展形成复杂裂缝网的机制,尝试将态型近场动力学理论引入页岩水平井水力压裂过程的力学建模与数值仿真,在物质点间相互作用力模型中加入等效水压力项以实现在新生裂缝面上跟踪施加水压力,建立了水力压裂过程的近场动力学分析模型。通过模拟页岩储层的水力压裂过程,可得到复杂的裂缝扩展路径、裂缝网络的形成过程以及裂缝扩展受射孔间距及页岩天然裂缝和层理的影响。研究结果表明:射孔间距过小会造成起裂干扰,使中心射孔的裂缝扩展受到抑制;在压裂压力一定的情况下适当增大射孔间距,可以显著增强页岩压裂形成裂缝网的能力;压裂过程中水平层理面可能张开形成水平裂缝,且天然裂缝会诱导形成更复杂的垂直裂缝。模型和方法可为页岩水力压裂过程和机制研究及工程实践提供参考。

论文目录

• 1 引言
• 2 理论模型
•   2.1 态型近场动力学基本方程和模型
•   2.2 损伤和断裂的描述
•   2.3 新生裂缝面水压力的跟踪施加
• 3 页岩水力压裂模拟与分析
•   3.1 计算模型和参数
•   3.2 单射孔水力压裂过程模拟
•   3.3 多射孔间的干扰分析
•   3.4 含天然裂缝和水平层理的页岩水力压裂模拟
• 4 结论与讨论

文章来源

类型: 期刊论文

作者: 张钰彬,黄丹

关键词: 水力压裂,页岩,多射孔,态型近场动力学,裂缝扩展,裂缝网络

来源: 岩土力学 2019年07期

年度: 2019

分类: 工程科技Ⅱ辑,工程科技Ⅰ辑

专业: 石油天然气工业

单位: 河海大学力学与材料学院

基金: 国家自然科学基金(No.51679077,No.11132003),中央高校基本科研业务费(No.2015B18314,No.2017B13014),NSFC-广东联合基金(第二期)超级计算科学应用研究专项(No.U1501501)~~

分类号: TE377

DOI: 10.16285/j.rsm.2018.0680

页码: 2873-2881

总页数: 9

文件大小: 932K

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