复杂裂缝导流能力预测理论

目录
序
前言
第1章 绪论 1
1.1. 研究背景及意义 3
1.1.1 非常规油气储层压裂的复杂裂缝形态 3
1.1.2 簇式支撑裂缝导流能力的预测 3
1.2 复杂裂缝导流能力的研究现状 6
1.2.1 支撑剂簇运移-沉降行为研究现状 6
1.2.2 均匀铺砂支撑裂缝导流能力的数值模拟 7
1.2.3 簇式支撑裂缝导流能力研究现状 8
1.2.4 压后返排支撑剂簇稳定性研究现状 11
1.3 本书主要内容 12
第2章 支撑裂缝摩擦性质和渗透率演化实验研究 15
2.1 支撑裂缝的摩擦性质和渗透率研究现状 17
2.2 支撑裂缝摩擦性质和渗透率演化实验方法 18
2.2.1 实验样品准备 18
2.2.2 实验方案 19
2.2.3 摩擦系数和渗透率计算模型 20
2.3 支撑裂缝摩擦性质和渗透率演化实验结果 21
2.3.1　法向应力的影响 21
2.3.2 支撑剂厚度的影响 23
2.3.3 支撑剂粒径的影响 25
2.3.4 岩石表面纹理的影响 26
2.4 支撑裂缝摩擦性质和渗透率演化机理 27
2.5 本章小结 28
第3章 主裂缝均匀多层铺砂导流能力的数值模拟 29
3.1 裂缝导流能力数值模拟流固耦合基础理论 31
3.1.1 DEM-CFD耦合数学模型 31
3.1.2 裂缝导流能力计算步骤 33
3.1.3 裂缝导流能力流固耦合模型的建立 35
3.1.4 模型参数校验 37
3.2 裂缝导流能力的影响因素 39
3.2.1 裂缝闭合压力 39
3.2.2 储层弹性模量 40
3.2.3 铺砂浓度 41
3.2.4 支撑剂组合形式 42
3.2.5 支撑剂嵌入对裂缝导流能力的影响 43
3.3 DEM-CFD模型与解析模型的对比 48
3.4 本章小结 51
第4章 分支裂缝支撑剂不同铺置模式的导流能力 53
4.1 页岩分支裂缝导流能力实验 55
4.1.1 实验装置 55
4.1.2 实验样品 55
4.1.3 实验方案 55
4.1.4 实验结果与分析 56
4.2 页岩分支裂缝考虑支撑剂破碎的渗流-应力耦合模型 58
4.2.1 支撑剂破碎离散元理论模型 58
4.2.2 考虑支撑剂破碎的分支裂缝渗流-应力耦合模型 60
4.2.3 页岩分支裂缝导流能力模型的验证 64
4.3 页岩分支裂缝导流能力的影响因素分析 64
4.3.1 岩石弹性模量 64
4.3.2 分支裂缝表面形态 65
4.3.3 支撑剂组合形式 65
4.4 本章小结 66
第5章 水力压裂裂缝扩展过程中的支撑剂运移研究 67
5.1 裂缝扩展过程中支撑剂运移的研究现状 69
5.2 水力裂缝扩展过程中的支撑剂运移数值模型 71
5.3 基准算例与模型验证 72
5.3.1 模型参数 72
5.3.2 基准算例 73
5.3.3 模型验证 75
5.4 水力裂缝宽度及支撑剂运移特征 76
5.5 支撑剂临界尺寸优化 81
5.6 本章小结 84
第6章 簇式支撑高导流通道的形成机制研究 87
6.1 基于离散元固液两相模拟 89
6.2 支撑剂簇运移-沉降的DEM-CFD耦合数值模型 89
6.2.1 支撑剂颗粒及簇团的离散元模型 89
6.2.2 支撑剂颗粒-流体双向耦合的LBM模型 90
6.2.3 支撑剂簇运移-沉降DEM-CFD耦合程序求解 94
6.2.4 模型验证 97
6.3 支撑剂簇团运移-沉降规律研究 100
6.3.1 支撑剂密度对支撑剂簇运移-沉降规律的影响 100
6.3.2 压裂液排量对支撑剂簇运移-沉降规律的影响 103
6.3.3 射孔参数对支撑剂簇运移-沉降规律的影响 105
6.3.4 脉冲频率对支撑剂簇运移-沉降规律的影响 107
6.4 本章小结 110
第7章 高导流簇式支撑裂缝的导流能力预测 111
7.1 支撑柱的非线性本构模型 113
7.1.1 支撑柱模型抽提 113
7.1.2 通道压裂支撑柱力学参数测试方法 114
7.1.3 支撑柱的非线性应力-应变本构模型 117
7.2 通道压裂裂缝导流能力的离散元数值模拟 120
7.2.1 通道压裂裂缝的等效渗透率模型 120
7.2.2 通道压裂裂缝导流能力的离散元模型 123
7.2.3 通道压裂裂缝导流能力的数值模拟分析 129
7.3 基于支撑剂簇非线性变形的裂缝导流能力解析模型 135
7.3.1 簇式支撑裂缝导流能力解析模型 135
7.3.2 通道压裂裂缝导流能力的影响因素分析 142
7.4 本章小结 148
第8章 压后返排过程中支撑柱宏微观变形及稳定机理 151
8.1 压裂后返排支撑剂簇稳定性的DEM-CFD耦合模型 153
8.1.1 支撑剂颗粒与纤维的互作用模型 153
8.1.2 支撑剂簇稳定性的DEM-CFD流固耦合模型 154
8.2 压后支撑剂簇的宏微观变形破坏规律 156
8.2.1 裂缝闭合过程中支撑剂簇的宏微观变形破坏规律 156
8.2.2 返排支撑剂簇团稳定性预测及规律研究 156
8.3 支撑剂簇稳定性的影响因素分析 158
8.3.1 返排压力梯度 158
8.3.2 压裂液黏度 161
8.3.3 支撑柱高度 164
8.3.4 支撑柱直径与间距之比 165
8.3.5 纤维黏结强度 169
8.4 本章小结 170
第9章 簇式支撑裂缝导流能力预测技术的应用 173
9.1 胜利油田高导流通道压裂参数优化 175
9.1.1 支撑柱间距优化 175
9.1.2 脉冲时间优化 178
9.1.3 胜利油田致密油藏通道压裂适应性评价 179
9.2 胜利油田通道压裂技术的应用情况 181
9.3 本章小结 182
参考文献 183