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第1章 绪论1

1.1 体积压裂简介1

1.1.1 水力压裂技术发展历程2

1.1.2 常规水力压裂模型及软件简介4

1.1.3 储层改造体积概述5

1.1.4 体积压裂概念发展7

1.1.5 常规压裂与体积压裂区别8

1.2 储层体积改造研究现状11

1.2.1 物理实验研究11

1.2.2 数值模拟研究12

1.2.3 岩石起裂与裂缝扩展机理14

1.2.4 主裂缝扩展及裂缝成网分析15

1.3 油气储层体积改造地质基础17

1.3.1 岩石脆性17

1.3.2 天然裂缝发育特征19

1.3.3 地应力特征19

参考文献19

第2章 非常规油气储层特征与室内实验28

2.1 泥岩28

2.1.1 泥岩储层的岩石矿物成分29

2.1.2 泥岩储层物性29

2.1.3 泥岩储层油气赋存与含油气性29

2.2 页岩30

2.2.1 页岩的岩石矿物成分30

2.2.2 页岩物性31

2.2.3 页岩储层的油气赋存与含油气性32

2.3 致密砂岩33

2.3.1 致密砂岩储层的岩石矿物成分34

2.3.2 致密砂岩储层物性34

2.3.3 致密砂岩储层油气赋存与含油气性35

2.4 煤储层37

2.4.1 煤储层的岩石矿物成分37

2.4.2 煤储层物性37

2.4.3 煤层气的赋存与煤层含气性38

2.5 室内基础实验39

2.5.1 室内测试内容概述39

2.5.2 页岩气开发室内实验测试41

参考文献50

第3章 储层体积改造工艺技术54

3.1 水平井分段压裂技术54

3.1.1 常见水平井分段压裂技术55

3.1.2 水平井分段压裂技术新发展61

3.2 特殊压裂技术63

3.2.1 控逢高技术63

3.2.2 加砂技术65

3.2.3 防砂技术66

3.2.4 压裂液支撑剂相关技术67

3.3 体积压裂技术70

3.3.1 水平井分段体积压裂技术71

3.3.2 水平井分段多簇体积压裂技术71

3.3.3 重复压裂72

3.3.4 同步压裂与拉链式压裂73

3.4 体积压裂认识与展望75

3.4.1 页岩体积压裂主要设计参数75

3.4.2 体积压裂机理的几点认识与研究展望79

3.4.3 体积压裂技术研究展望90

3.5 压裂裂缝监测技术93

3.5.1 微地震监测技术93

3.5.2 测斜仪监测技术95

3.5.3 井下电视裂缝监测技术96

3.5.4 放射性示踪法裂缝监测技术96

3.5.5 电磁成像裂缝监测技术96

3.5.6 分布式声传感裂缝监测技术97

3.5.7 裂缝监测技术对比97

参考文献98

第4章 压裂裂缝扩展模拟模型103

4.1 边界元模型103

4.1.1 基于边界元的位移不连续法103

4.1.2 裂缝尖端附近的奇异场109

4.1.3 裂缝尖端应力强度因子111

4.1.4 复合型裂缝断裂及转向判据112

4.2 有限元模型114

4.2.1 有限元法概述114

4.2.2 模型中的应力及等效应力114

4.2.3 三维模型有限单元类型116

4.2.4 二维模型有限单元120

4.2.5 流体流动模拟127

4.3 离散化缝网模型130

4.3.1 模型假设130

4.3.2 主裂缝扩展模型132

4.3.3 次生裂缝扩展模型135

4.3.4 离散缝网模型特征137

4.3.5 离散化缝网扩展模型求解140

参考文献141

第5章 裂缝扩展及互作用机理研究144

5.1 压裂过程中井筒应力分布144

5.1.1 井筒有限元模型的建立144

5.1.2 压裂前井壁受力及变形研究149

5.1.3 压裂时井壁受力及变形研究151

5.2 体积压裂裂缝扩展及织网边界元模拟软件153

5.3 裂缝起裂扩展模拟研究158

5.3.1 基本模拟模型158

5.3.2 裂缝起裂扩展模拟160

5.4 裂缝扩展方向与H评价因子163

5.4.1 H评价因子163

5.4.2 评价因子数值模拟验证164

5.4.3 评价因子和裂缝初始角度对裂缝扩展方向的影响166

5.5 两簇裂缝扩展及互作用167

5.5.1 两簇裂缝模型与扩展路径167

5.5.2 裂缝扩展中应力阴影169

5.5.3 应力阴影内应力值与方向变化170

5.6 多簇裂缝扩展及互作用172

5.6.1 多簇裂缝同时扩展及其应力阴影172

5.6.2 多簇压裂时裂缝间的相互抑制作用174

5.7 同步压裂裂缝扩展及互作用177

5.7.1 同步压裂模拟模型177

5.7.2 同步压裂裂缝交错分布178

5.7.3 同步压裂裂缝对顶分布183

参考文献187

第6章 裂缝参数对裂缝扩展轨迹的影响188

6.1 裂缝初始角度对裂缝扩展轨迹的影响188

6.2 裂缝缝内压力对裂缝扩展轨迹的影响190

6.3 裂缝间距对裂缝扩展轨迹的影响193

6.4 裂缝间距对裂缝宽度的影响195

6.5 同步压裂水平井间距对裂缝扩展的影响198

参考文献202

第7章 储层地质参数与裂缝缝宽及改造体积203

7.1 杨氏模量与缝宽203

7.2 泊松比与缝宽205

7.3 脆性指数与储层改造体积206

7.4 水平主应力差209

7.4.1 水平地应力差对裂缝宽度的影响209

7.4.2 水平地应力差对储层改造体积的影响210

7.5 天然裂缝发育程度211

参考文献214

第8章 人工主裂缝与天然微裂缝互作用研究215

8.1 天然微裂缝扩展规律研究215

8.1.1 两条天然微裂缝的起裂扩展研究215

8.1.2 多条天然微裂缝的起裂扩展研究217

8.2 人工裂缝与前方天然微裂缝的互作用219

8.3 人工裂缝与前侧天然微裂缝的互作用223

8.3.1 人工裂缝与天然微裂缝互作用223

8.3.2 唤醒天然微裂缝影响因数研究225

8.3.3 裂缝纵向间距对互作用影响研究228

8.3.4 裂缝横向间距对互作用影响研究231

8.3.5 天然微裂缝角度对互作用影响研究235

8.4 同步压裂裂缝间互作用238

参考文献241

第9章 裂缝缝网模态及影响因素研究242

9.1 裂缝缝网影响因素研究242

9.1.1 人工裂缝压力对压裂缝网的影响242

9.1.2 人工裂缝簇数对压裂缝网的影响246

9.1.3 天然裂缝角度对压裂缝网的影响250

9.2 体积压裂缝网模态255

9.2.1 水波型255

9.2.2 网格型255

参考文献256

第10章 影响储层改造体积的压裂施工参数257

10.1 压裂液总量257

10.2 施工排量259

10.3 簇间距261

10.4 前置液比例266

10.5 平均砂比267

10.6 压裂液黏度268

参考文献270

第11章 大排量滑溜水携砂实验研究272

11.1 实验设备简介272

11.1.1 注入系统272

11.1.2 射孔段模拟系统274

11.1.3 裂缝模拟系统274

11.1.4 测量检测系统275

11.1.5 数据采集处理系统275

11.1.6 控制系统276

11.1.7 实验固液回收处理系统276

11.2 滑溜水携砂在单裂缝中输送规律277

11.2.1 实验原理277

11.2.2 实验方法278

11.2.3 实验步骤278

11.2.4 实验数据描述279

11.2.5 实验方案设计279

11.2.6 实验结果分析280

11.3 支撑剂在双缝中的输送规律285

参考文献288