在徑向井完井之后,僅靠幾個徑向鉆孔溝通油藏,導致油氣井產(chǎn)量未達到增長預期。所以通過高能氣體壓裂方法對徑向井進行改造便成為一種可行的選擇。本文基于固體力學和巖石力學理論,結合JWL狀態(tài)方程、SPH粒子法和cohesive單元理論,建立了徑向井高能氣體壓裂模型,通過模擬研究了彈性模量、泊松比、水平主應力差、徑向井直徑和徑向井方位角對裂縫起裂的影響;基于cohesive粘結單元損傷特性,通過預置cohesive裂縫單元,研究了水平主應力差、徑向井直徑、彈性模量、泊松比、裝藥量和起爆點數(shù)量對裂縫擴展的影響。研究結果表明:彈性模量、徑向井方位角與起裂壓力呈正比,泊松比、徑向井直徑、水平主應力差與起裂壓力呈反比。在擴展階段,彈性模量越大,裂縫的長度越大,高度越小;泊松比的變化對裂縫長和高影響不是很明顯;由最大水平主應力改變而引起的水平主應力差越大,裂縫的長度越短,高度所受影響不大;由最小水平主應力改變而引起的水平主應力差越大,對裂縫的長度影響不大,裂縫高度越高;徑向井直徑越大,裂縫長度和高度均越小;壓裂藥的裝藥量越大,裂縫越長越高;設置壓裂藥多個起爆點進行模擬,結果發(fā)現(xiàn)增加燃爆點位只對裂縫高度影響... 

【文章來源】：西安石油大學陜西省

【文章頁數(shù)】：61 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

技術路線圖

西安石油大學碩士學位論文11第二章高能氣體壓裂理論基礎了解和掌握高能氣體壓裂機理是研究其壓裂理論的基礎，分析其井筒周圍應力分布主要考慮爆炸產(chǎn)生的沖擊波和應力集中現(xiàn)象的影響。高能氣體壓裂主要有起裂和擴展兩個階段，起裂階段利用JWL狀態(tài)方程模擬壓裂藥起爆釋放能量的過程，并通過SPH粒子化方法精確模擬產(chǎn)生的沖擊波對巖石的沖擊效應。擴展階段結合固體力學、巖石力學、cohesive單元等理論對裂縫擴展過程進行計算模擬。2.1高能氣體壓裂原理及分析高能氣體壓裂從上世紀七十年代開始興起，又被成為燃爆壓裂，它和目前主流的水力壓裂有明顯的區(qū)別。圖2-1三種壓裂形式的p-t曲線圖由上圖可以看出，相比爆炸壓裂，高能氣體壓裂作用時間更長，峰值壓力較高，壓力降低速度較慢，所以會形成更長的裂縫和縫網(wǎng)。而水力壓裂的作用時間過長，加載速率較低，形成的裂縫條數(shù)也有限，只能形成為數(shù)不多的裂縫，不能有效的形成縫網(wǎng)。2.1.1高能氣體壓裂作用機理井筒中的高能氣體壓裂藥一旦被點燃，便可以在極短的時間內快速燃燒產(chǎn)生巨量的高溫高壓氣體，這些高壓燃氣對井壁巖石施加作用導致裂縫起裂，其機理主要包括機械作用、熱作用、化學作用和沖擊波脈沖作用：（1）機械作用：燃爆產(chǎn)生大量的高溫高壓燃氣迅速聚集導致井筒內壓力驟然升高，當井筒內壓力一直增大到大于巖石的破裂壓力后，井壁巖石開裂形成多條裂縫，而且這些裂縫可以自行支撐，有效的增大了地層裂縫之間的連通性并解除了近井地帶的污染堵

?嘎剩?齟罅絲紫抖取?（3）化學作用：火藥燃燒的產(chǎn)物中包含大量的CO、CO2、HCI和N2等氣體，其中HCI氣體在地層中可以溶于水產(chǎn)生具有一定腐蝕性的酸溶液，在高溫的加持下酸液能有效酸化地層從而提高近井地帶的滲透率，由于三種氣體易溶于原油，所以可以降低油水界面張力以方便采出。（4）脈沖作用：在高能氣體壓裂過程中火藥在密閉空間內燃爆會產(chǎn)生大量的沖擊波，這些沖擊波在地層中可以反射疊加使其能量更大并對地層產(chǎn)生震蕩效果，會把地層中的水和堵塞孔道的碎屑排出，這對近井地帶的解堵和減小滲流阻力具有良好的效果。圖2-2高能氣體壓裂裂縫特點經(jīng)過幾十年的發(fā)展，高能氣體壓裂主要的壓裂技術有以下幾種：（1）裸眼井用燃爆壓裂彈這種壓裂彈由炸藥段和火藥段組成，其作用原理是炸藥段引爆后，由于聚能射流的作用，使井壁巖石在垂直方向上裂開，其裂開位置與聚能罩對應。然后由炸藥段燃爆產(chǎn)生的熱量來引燃火藥段，火藥段燃燒大量產(chǎn)生的高壓燃氣迅速涌入已經(jīng)被炸藥炸開的裂縫內，促使裂縫的延伸擴展。這種壓裂彈影響裂縫長度的因素主要有：炸藥性能參數(shù)、炸高、藥形罩的形狀及材質和裝藥結構。（2）金屬外殼壓力發(fā)生器金屬外殼壓力發(fā)生器主要由金屬外殼、裝藥結構和點火系統(tǒng)構成。它最大的優(yōu)點是金屬外殼可以重復使用，所以平均每次的費用低，且不會給井下留殘物，施工是可以根據(jù)每口井的情況改變火藥屬性、裝藥結構和點火系統(tǒng)。（3）無殼壓力發(fā)生器高能氣體壓裂目前已經(jīng)是較為廣泛的壓裂增產(chǎn)技術之一，其中無殼彈應用相對于有殼彈更多，它的優(yōu)點主要有：整體重量相對較輕且現(xiàn)場施工較為方便；裝藥量大釋放能量多、壓裂作用時間較長，所以可以獲得更好的地層壓裂效果；無殼彈裝配簡單，彈體


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