水平井压裂裂缝起裂和延伸规律研究

论文摘要

目前我国水平井压裂效果不是很理想,原因之一是对水平井压裂裂缝形成机理认识不够全面,特别是对裂缝的起裂和延伸规律的研究还不够深入。利用延长油田薛岔地区的测井和压裂资料,通过计算得到：泊松比为0.18、杨氏模量为23.7GPa、最小水平地应力为20.6MPa、最大水平地应力为33.6MPa。在此基础上,建立了考虑孔眼的空间模型,利用有限元的方法进行了模拟计算,分析认为破裂压力的大小主要受最小水平地应力的影响,井筒方位角、射孔方位角、射孔密度对破裂压力的影响明显,射孔孔眼长度和直径对破裂压力影响不大,预测薛平1井地面破裂压力为35MPa。在研究已有的二维裂缝延伸模型和三维裂缝延伸模型的基础上,考虑了缝高压降梯度等因素对裂缝延伸的综合影响,建立了改进的拟三维裂缝延伸模型,并给出了数值计算方法,通过计算分析认为,随着排量的增加裂缝高度增加明显,随着裂缝长度的增加裂缝高度是不断增加的,当裂缝半长大于130m时,裂缝高度的增加量有变大的趋势。在不考虑裂缝垂向尺寸和射孔完井的情况下,基于最大拉应力准则和拉格朗日极值法,建立了水平井井筒附近裂缝转向模型,计算结果显示在井筒周围存在裂缝转向,随着井筒方位角的增大,裂缝转向结束时离井筒的距离不断减小,认为井筒最佳方位是井筒与最大水平地应力垂直。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究目的、意义
• 1.2 国内外现状和发展趋势
• 1.2.1 水平井水力压裂机理的国内外研究现状
• 1.2.2 发展趋势
• 1.3 本文的主要工作
• 第二章 岩石力学参数及地应力场研究
• 2.1 岩石力学参数的计算
• 2.1.1 横波时差
• 2.1.2 动态力学参数的确定
• 2.1.3 静态力学参数的确定
• 2.2 地应力场的确定
• 2.2.1 地应力场的确定方法
• 2.2.2 方法原理
• 2.2.3 地应力计算
• 2.3 本章小结
• 第三章 水平井压裂裂缝起裂压力研究
• 3.1 有限元模拟简介
• 3.2 水平井压裂裂缝起裂压力模型
• 3.3 各影响参数结果分析
• 3.3.1 有限元求解
• 3.3.2 地应力对破裂压力的影响
• 3.3.3 水平井井筒方位对破裂压力的影响
• 3.3.4 水平井压裂射孔相位角的选择
• 3.3.5 射孔方位角对破裂压力的影响
• 3.3.6 射孔密度对破裂压力的影响
• 3.3.7 射孔孔眼长度对破裂压力的影响
• 3.3.8 射孔孔眼直径对破裂压力的影响
• 3.4 薛平1井破裂压力模拟计算
• 3.5 本章小结
• 第四章 水平井压裂裂缝延伸规律研究
• 4.1 二维裂缝延伸模型
• 4.2 改进的拟三维裂缝延伸模型
• 4.3 拟三维裂缝延伸模型的数值求解
• 4.4 薛平1井压裂裂缝延伸模拟计算
• 4.5 本章小结
• 第五章 水平井压裂裂缝转向研究
• 5.1 压裂水平井裂缝形态
• 5.2 裂缝转向模型
• 5.3 裂缝转向模型的数值求解
• 5.4 计算结果分析
• 5.5 本章小结
• 第六章 结论与建议
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文