基于均匀设计法的水压致裂模拟试验优化研究

论文摘要

水压致裂技术作为一种绝对应力测量方法广泛地运用在原地应力测量领域,在其测量过程中影响岩石破裂值的流体力学影响因素主要是压裂液的注液速率、黏度和密度等,因此应开展流体力学影响因素的室内模拟试验,定量分析各因素对于原地应力测量准确度的影响。由于因素数量较多且该试验对于岩芯试块为破坏性试验,因此试验设计较为复杂且次数较多,全面试验或正交试验方案将严重影响试验实际操作和试验效果。本文在理论分析流体力学因素对于裂缝扩展和破裂压力影响基础上,提出一种基于混合水平均匀设计方法的水压致裂模拟试验优化方案,根据压裂液的注液速率、黏度和密度等影响因素及其参数值(水平数)构建均匀试验设计方案,利用DPS数据处理软件获取最优混合水平的均匀设计表,然后根据最优均匀设计表选择不同流体力学参数的典型点进行试验。最后将试验结果与部分全面试验结果进行对比分析,证明优化试验的岩石破裂值均处于全面试验测量区间内,印证了不同流体力学因素对于岩石破裂值的影响效应。本文中优化算法试验方案通过较少的试验次数简化了试验流程,试验次数仅为正交试验的四分之一,因此显著提高了水压致裂多影响因素模拟试验效率,对于后续建立不同流体力学影响因素的破裂压力修正公式与补偿模型提供了一种快速有效的试验方法,对原地应力进一步精确测算具有一定的积极意义。

论文目录

• 1 PKN力学模型中流体力学影响因素分析
•   1.1 PKN力学模型
•   1.2 理论分析
•     1.2.1 注液速率
•     1.2.2 压裂液黏度
• 2 室内模拟试验方案的优化设计
•   2.1 流体力学多参数试验方案设计
•   2.2 混合水平均匀设计表建立
•   2.3 试验方案优化设计
• 3 数据分析与讨论
•   3.1 不同压裂液介质试验数据分析
•   3.2 均匀设计试验数据分析
•   3.3 讨论
• 4 结论

文章来源

类型: 期刊论文

作者: 刘一民,王成虎,王杰,张杰

关键词: 水压致裂,流体力学,模拟试验,均匀设计算法,优化研究

来源: 工程科学与技术 2019年06期

年度: 2019

分类: 工程科技Ⅱ辑,基础科学

专业: 地质学,建筑科学与工程

单位: 中国地震局地壳应力研究所(地壳动力学实验室),四川大学制造科学与工程学院,中国建筑东北设计研究院有限公司天津分公司

基金: 国家自然科学青年基金资助项目(41804089),中国大陆综合地球物理场观测仪器研发专项(Y201802)

分类号: TU45

DOI: 10.15961/j.jsuese.201801352

页码: 108-114+123

总页数: 8

文件大小: 1670K

下载量: 203