【摘要】：碳酸鹽巖儲(chǔ)層油氣藏開(kāi)發(fā)相關(guān)技術(shù)經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的發(fā)展,時(shí)至今日逐漸積累出一套以酸化壓裂為主的儲(chǔ)層改造技術(shù),其最終目的就是形成具有一定導(dǎo)流能力的酸蝕裂縫。針對(duì)酸蝕裂縫導(dǎo)流能力問(wèn)題的研究,需要與閉合應(yīng)力緊密關(guān)聯(lián),因此閉合應(yīng)力條件下的酸蝕面力學(xué)性能成為本文研究的核心問(wèn)題。經(jīng)過(guò)酸蝕后,裂縫表面巖石的微觀結(jié)構(gòu)被酸液溶蝕破壞,礦物顆粒本身及其粒間膠結(jié)物的溶蝕將會(huì)降低巖石強(qiáng)度,出現(xiàn)表層巖石的軟化現(xiàn)象。被軟化的表層巖石與內(nèi)部巖石相比有著較高的塑性和更低的嵌入強(qiáng)度,這一力學(xué)性能的差異將對(duì)微觀尺度下的酸蝕縫面接觸形態(tài)產(chǎn)生一定影響。通過(guò)酸蝕巖心的三軸壓縮力學(xué)實(shí)驗(yàn)和酸蝕巖樣品薄片邊緣形態(tài)的觀察,對(duì)酸腐蝕巖石軟化現(xiàn)象進(jìn)行了驗(yàn)證,總結(jié)了酸對(duì)巖石宏觀力學(xué)性能和微觀形態(tài)的影響。研究表明,和未酸蝕樣品相比所有酸蝕過(guò)的巖心其最大抗壓強(qiáng)度以及彈性模量均有明顯下降。薄片觀察中發(fā)現(xiàn)白樣薄片邊緣在低放大倍數(shù)下平直整齊,整體邊界完整連續(xù);酸蝕樣品邊界在低放大倍數(shù)下即可觀察到明顯的鋸齒狀、港灣狀溶蝕邊,而在高放大倍數(shù)下礦物顆粒則呈現(xiàn)破碎離散的形態(tài)。采用維氏硬度計(jì)研究酸蝕條件與酸蝕樣品表面硬度的關(guān)系,并借助掃描電鏡進(jìn)一步深入探討了不同酸蝕條件下軟化層的厚度。石灰?guī)r表面維氏硬度的測(cè)量得到了不同酸蝕條件下巖石樣品的酸蝕軟化層厚度及基本力學(xué)參數(shù)。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)維氏硬度計(jì)的壓頭在較大載荷下出現(xiàn)樣品硬化現(xiàn)象,證明酸蝕軟化具有一定厚度并且可被金剛石壓頭突破。在電鏡觀察過(guò)程中,發(fā)現(xiàn)酸液濃度、驅(qū)替壓力和酸蝕時(shí)間的增加可致酸蝕特征的出現(xiàn)深度也不斷增加。所有樣品的軟化層厚度都體現(xiàn)出明顯的空間分布不均勻特性,主要受大顆粒以及酸不溶礦物包繞的影響。對(duì)有酸蝕軟化層的蝕裂縫壁面進(jìn)行有限元數(shù)值模擬,得到了一定閉合應(yīng)力下的閉合縫寬變化規(guī)律,通過(guò)總結(jié)發(fā)現(xiàn),縫面閉合后的閉合縫寬受軟化層厚度以及初始縫寬度的影響,并且在某些條件下出現(xiàn)了縫面完全閉合的情況。統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn),隨著初始縫寬的逐步減小,70MPa閉合應(yīng)力下4mm初始縫寬并帶有300μm軟化層的情況最先出現(xiàn)完全閉合,初步認(rèn)定4mm為裂縫完全閉合的臨界初始縫寬,初始縫寬小于4mm的閉合情況還需視閉合應(yīng)力與軟化層厚度的組合情況而定。在所建立的軟化層導(dǎo)流能力模型基礎(chǔ)上,以計(jì)算導(dǎo)流能力等于0為標(biāo)準(zhǔn),劃分了需考慮軟化層影響的邊界條件:初始縫寬落在各邊界左側(cè),且同時(shí)有軟化層厚度落在邊界上方的情況下才需要考慮軟化層的影響。特別指出10MPa閉合應(yīng)力下無(wú)論軟化層厚度與初始縫寬取何值,都不需考慮軟化層的影響。建立了工程條件導(dǎo)流能力模型,并通過(guò)將其與軟化層導(dǎo)流能力模型進(jìn)行等效折算,得到特定施工參數(shù)下的導(dǎo)流能力、初始縫寬以及軟化層厚度沿縫長(zhǎng)方向上的分布,再結(jié)合軟化層影響邊界條件判定圖版得到考慮軟化層存在的有效導(dǎo)流距離。計(jì)算發(fā)現(xiàn)有效導(dǎo)流距離小于現(xiàn)行通用的酸液有效作用距離,說(shuō)明在某些條件下需要考慮軟化層的影響,才能對(duì)酸蝕裂縫導(dǎo)流能力做出正確評(píng)估。
【圖文】：

圖 1-1 技術(shù)路線圖1.4 論文成果及創(chuàng)新點(diǎn)酸蝕裂縫導(dǎo)流能力壁面的強(qiáng)度、彈塑性等力學(xué)性能對(duì)導(dǎo)流能力的影響至關(guān)重要，本文通過(guò)多尺度的觀察及力學(xué)參數(shù)測(cè)試，在充分認(rèn)識(shí)酸蝕軟化層存在形態(tài)及其基本力學(xué)參數(shù)的基礎(chǔ)上，采用有限元手段模擬了在多種酸蝕條件下形成的酸蝕縫面的彈塑性變形規(guī)律，得到如下成果：（1）通過(guò)設(shè)計(jì)酸蝕巖心三軸壓縮力學(xué)實(shí)驗(yàn)和拍攝酸蝕巖樣薄片，從兩個(gè)尺度對(duì)酸腐蝕巖石軟化現(xiàn)象提供了驗(yàn)證和進(jìn)一步的微觀證據(jù)，總結(jié)了酸對(duì)巖石宏觀力學(xué)性能和微觀形態(tài)的影響。（2）從石灰?guī)r表面維氏硬度和不同酸蝕條件下巖石樣品掃描電鏡兩方面對(duì)巖石酸蝕軟化現(xiàn)象進(jìn)行了微觀領(lǐng)域的研究，得到了不同酸蝕條件下巖石樣品的酸蝕軟化層厚度以及基本力學(xué)參數(shù)。（3）在獲取軟化層厚度分布規(guī)律和軟化層基本力學(xué)參數(shù)的基礎(chǔ)上，對(duì)考慮

化現(xiàn)象進(jìn)行科學(xué)而系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)，本章主要包括巖石酸蝕應(yīng)力應(yīng)變曲線，以及微米級(jí)的巖石薄軟化現(xiàn)象進(jìn)行認(rèn)知。三軸應(yīng)力應(yīng)變新疆塔中盆地某碳酸鹽巖區(qū)塊奧陶系鷹山組共得到標(biāo)準(zhǔn)巖心柱塞 27 塊，實(shí)驗(yàn)室內(nèi)測(cè)得孔隙0.075×10-4μm~0.1×10-4μm，屬超低孔超低滲范圍面呈灰白色并且無(wú)明顯腐蝕痕跡和裂縫，其化學(xué)表 2-1 碳酸鹽巖的 X 衍射全巖分析方解石% 白云石% 石英 鉀長(zhǎng)石 94.67 0.82 3.51 — 應(yīng)變曲線采用成都理工大學(xué)油氣藏地質(zhì)開(kāi)發(fā)工巖石力學(xué)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)測(cè)得，如圖 2-1 所示。
【學(xué)位授予單位】：成都理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TE357.2

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 周駿一;;樂(lè)山大佛風(fēng)化剝蝕及滲水病害防治對(duì)策[J];山地學(xué)報(bào);2009年03期

2 史貴才;葛修潤(rùn);盧允德;;脆塑性巖石應(yīng)力脆性跌落系數(shù)的試驗(yàn)研究[J];常州工學(xué)院學(xué)報(bào);2009年Z1期

3 胡澤根;王永清;陳暉;;砂巖儲(chǔ)層裂縫寬度預(yù)測(cè)新方法[J];內(nèi)蒙古石油化工;2009年01期

4 謝和平;陳忠輝;易成;周宏偉;;基于工程體-地質(zhì)體相互作用的接觸面變形破壞研究[J];巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào);2008年09期

5 尹小濤;王水林;黨發(fā)寧;丁衛(wèi)華;陳厚群;;CT實(shí)驗(yàn)條件下砂巖破裂分形特性研究[J];巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào);2008年S1期

6 孫洪泉;謝和平;;巖石斷裂表面的分形模擬[J];巖土力學(xué);2008年02期

7 劉慧;楊更社;田俊鋒;徐江;;凍結(jié)巖石細(xì)觀結(jié)構(gòu)及溫度場(chǎng)數(shù)值模擬研究[J];地下空間與工程學(xué)報(bào);2007年06期

8 史貴才;葛修潤(rùn);盧允德;;紅砂巖應(yīng)力脆性跌落系數(shù)的試驗(yàn)研究[J];常州工學(xué)院學(xué)報(bào);2007年06期

9 霍潤(rùn)科;姚志飛;楊俊卿;黃沛;王艷波;;酸性環(huán)境下巖石及混凝土的耐久性分析[J];西安建筑科技大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2007年05期

10 喬麗蘋;劉建;馮夏庭;;砂巖水物理化學(xué)損傷機(jī)制研究[J];巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào);2007年10期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前4條

1 宋睿;基于微尺度重建模型的巖石熱—流—固耦合細(xì)觀機(jī)理研究[D];西南石油大學(xué);2016年

2 劉慧;基于CT圖像處理的凍結(jié)巖石細(xì)觀結(jié)構(gòu)及損傷力學(xué)特性研究[D];西安科技大學(xué);2013年

3 伊向藝;碳酸鹽巖儲(chǔ)層交聯(lián)酸酸壓技術(shù)研究與應(yīng)用[D];成都理工大學(xué);2006年

4 霍潤(rùn)科;酸性環(huán)境下砂漿、砂巖材料的受酸腐蝕過(guò)程及其基本特性劣化規(guī)律的試驗(yàn)研究[D];西安理工大學(xué);2006年

，

本文編號(hào)：2587934