【摘要】：作為無水壓裂技術(shù)的爆燃?jí)毫芽稍陧搸r儲(chǔ)層周圍形成多條徑向裂縫,實(shí)現(xiàn)對(duì)頁巖儲(chǔ)層的縫網(wǎng)改造,有利于我國頁巖氣的高效開發(fā)。針對(duì)頁巖氣儲(chǔ)層脆性礦物含量高、非均質(zhì)性強(qiáng)和天然裂縫發(fā)育等特征,結(jié)合爆燃?jí)毫鸭夹g(shù)特點(diǎn),本研究基于室外實(shí)驗(yàn)和數(shù)值模擬探究頁巖氣爆燃?jí)毫蚜芽p擴(kuò)展規(guī)律。擬采用四川盆地地區(qū)頁巖為研究對(duì)象,在充分借鑒和吸取前人研究成果的基礎(chǔ)上,以霍普金森桿壓縮試驗(yàn)為基礎(chǔ),得到頁巖的相關(guān)力學(xué)參數(shù)并根據(jù)試驗(yàn)所得應(yīng)力應(yīng)變曲線擬合出合適的頁巖力學(xué)模型參數(shù),從而運(yùn)用LS-DYNA模擬出頁巖在不同火藥量、多級(jí)起爆等條件下爆燃?jí)毫蚜芽p的擴(kuò)展模式,分析出影響頁巖裂縫擴(kuò)展模式的主要因素,從而為提高單井頁巖氣產(chǎn)量提供理論依據(jù)。主要內(nèi)容和結(jié)論如下:(1)對(duì)頁巖進(jìn)行常溫、60°C、90°C、120°C、150°C五組溫度,0.2MPa、0.3MPa、0.4MPa三組氣壓下的霍普金森桿壓縮實(shí)驗(yàn),得到了頁巖在相同應(yīng)變率、不同溫度下以及相同溫度、不同應(yīng)變率的應(yīng)力應(yīng)變曲線。并對(duì)頁巖進(jìn)行了CT掃描實(shí)驗(yàn),可得頁巖因其內(nèi)部空隙、裂縫、節(jié)理等缺陷的存在,不同應(yīng)變率下頁巖的應(yīng)力-應(yīng)變曲線差異較大;在本次實(shí)驗(yàn)的溫差范圍內(nèi),隨著溫度的升高,試件的峰值應(yīng)力、極限應(yīng)變無明顯變化,溫度對(duì)頁巖的應(yīng)力-應(yīng)變曲線沒有較大影響。(2)在LS-DYNA軟件中選取合適的頁巖力學(xué)模型,根據(jù)頁巖霍普金森壓縮實(shí)驗(yàn)結(jié)果,驗(yàn)證模型參數(shù)以及選取模型的適用性以及合理性。(3)基于已驗(yàn)證的模型參數(shù),采用LS-DYNA數(shù)值模擬,探討不同火藥量、多級(jí)脈沖等因素對(duì)頁巖爆燃?jí)毫严铝芽p擴(kuò)展的影響規(guī)律�；鹚幜吭礁�,裂縫的擴(kuò)展生長越快,但只有選取合適的火藥量,才能使裂縫擴(kuò)展縫網(wǎng)更為合理切不至于由于峰值壓力過大而破壞頁巖儲(chǔ)存;通過多級(jí)起爆的方式,可使頁巖儲(chǔ)層裂縫擴(kuò)展模式盡可能滿足開采需要;單點(diǎn)起爆相對(duì)于多點(diǎn)同時(shí)起爆能產(chǎn)生的裂縫更長且能產(chǎn)生更多的徑向裂縫。本文研究結(jié)果可為頁巖氣藏水平井爆燃?jí)毫压に囋O(shè)計(jì)、參數(shù)控制及優(yōu)化提供相關(guān)指導(dǎo),具有重要的理論價(jià)值。
【圖文】：

1 緒論施的井深已經(jīng)超過 3500m，應(yīng)用的地層可從砂巖、粉砂巖到變質(zhì)巖。此項(xiàng)壓成功率大多達(dá)到 100%，使單井油田的增產(chǎn)倍數(shù)達(dá)到 2 倍以上，效果好的甚至上。爆燃?jí)毫炎鳛楸▔毫训难苌�，其大致原理類似于爆炸壓裂。但相較于爆載速率快、作用時(shí)間短等特點(diǎn)，爆燃?jí)毫训淖饔脮r(shí)間相對(duì)較長，加載速率相相比于頁巖氣開發(fā)初期常用的水力壓裂，其能形成更多的徑向裂縫，且不會(huì)裂一樣易形成井崩。三種壓裂方式形成的裂縫模式大概如下圖 1-1，可以看到主要形成雙翼較長裂縫，爆燃?jí)毫芽尚纬啥鄺l較長裂縫，爆炸壓裂易形成短表 1-1 為幾種壓裂形式主要參數(shù)指標(biāo)。

西南科技大學(xué)碩士學(xué)位論文○3 不同的爆燃?jí)毫鸭夹g(shù)也會(huì)影響頁巖裂縫的擴(kuò)展。采取○1 的網(wǎng)格尺寸以及○2 中合火藥量，在其他因素相同的情況下，對(duì)頁巖爆燃?jí)毫训膯我幻}沖與多級(jí)脈沖技術(shù)模擬，，通過比較裂紋擴(kuò)展模式，揭示了多級(jí)起爆壓裂下頁巖爆燃?jí)毫训牧鸭y擴(kuò)展。 技術(shù)路線采用室內(nèi)試驗(yàn)、理論分析與數(shù)值模擬等手段并用的方法開展工作。其技術(shù)路線如1-2：
【學(xué)位授予單位】：西南科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TE377

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本文編號(hào)：2677923