【摘 要】
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水力压裂是油气田勘探、开发的主要技术手段,在水平井段中,分段压裂技术使用较多,是高效的开发技术。分段水力压裂技术的研究主要基于理论研究、试验研究和数值模拟等方法。本文基于渗透率改变的水力压裂数值计算模型(PHF模型),实现分段水力压裂过程的数值模拟,并进行了不同工况下水力裂缝特性的对比分析研究。首先,论文研究了基于PHF的水力压裂数值计算模型,给出了水力压裂过程中描述弹性和塑性部分的基本力学方程及
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水力压裂是油气田勘探、开发的主要技术手段,在水平井段中,分段压裂技术使用较多,是高效的开发技术。分段水力压裂技术的研究主要基于理论研究、试验研究和数值模拟等方法。本文基于渗透率改变的水力压裂数值计算模型(PHF模型),实现分段水力压裂过程的数值模拟,并进行了不同工况下水力裂缝特性的对比分析研究。首先,论文研究了基于PHF的水力压裂数值计算模型,给出了水力压裂过程中描述弹性和塑性部分的基本力学方程及PHF水力压裂数值计算模型的在ABAQUS软件中的实现方法,同时论文给出了基于PHF水力压裂数值计算模型的单点水力压裂过程的计算方法,分析研究了注水压力、注水点有效应力路径、注水点裂缝等效开度及裂缝传播高度变化过程等特性,并证明了 PHF模型对水力压裂过程的适用性。其次,扩展模型至多点同时注水,使其应用到多点压裂情况,在分析中,研究了多点注水时的裂缝特性变化规律,并对多点注水影响因素进行了探讨,探讨了注水点间距、基岩材料性质(弹性模量、渗透系数、抗拉强度)及注水速率等对裂缝特性的影响,并得到了这些影响因素改变对多点同时压裂模型造成的不同影响。随后,建立分段压裂数值计算模型,应用该模型对分段水力压裂破坏过程特性进行研究,探讨分段压裂过程的影响因素并对其进行组合得到多组工况,研究了分段压裂过程中各级裂缝动态扩展特性,探讨了分段压裂过程中注水点间距、基岩特性和注水速率等关键因素改变时的注水点注水压力、有效应力路径、水力裂缝等效开度及裂缝高度变化规律。最后,对某-3040米水平井具有分层特性的区域进行水力压裂过程研究,建立了分段岩石多点同时注水有限元模型,研究其裂缝发展过程中各阶段特性,并探讨储油层高度、基岩材料性质对分段岩石材料多点注水的影响,分析研究了各个工况下储油层中水力裂缝的注水压力、有效应力路径、裂缝等效开度及裂缝高度的变化规律。
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