摘要：水力压裂过程中支撑剂在裂缝中有效填充是形成高导流裂缝通道的关键。目前,关于支撑剂在裂缝中运移与沉降规律的研究方法多为物理实验或数值模拟,且主要聚焦支撑剂沉降结果,对支撑运移和沉降机理的研究较少。为进一步揭示支撑剂在裂缝中的运移和沉降规律,采用实验与数值模拟结合的方法探究了支撑剂尺寸、注入速度以及压裂液黏度对支撑剂在单一与交叉裂缝中的运移沉降行为的影响。研究结果表明:①支撑剂尺寸主要通过对沉降角的影响决定颗粒运移的分布,支撑剂尺寸越大,颗粒沉降角越大,运移距离越短;②注入速度对砂丘形态影响较大,当注入速度从0.2m/s增加至1.0m/s时,单一裂缝内砂丘有效支撑面积比和最大高度都明显降低,而分支缝内砂丘有效支撑面积比增加34.3%,表现出与单一裂缝中相反的变化趋势;③压裂液黏度主要影响流体携砂能力,随着压裂液黏度增加,主裂缝内砂丘有效支撑面积比降低8.4%,砂丘最大高度下降6.1cm,而在分支裂缝内表现为先增加后降低。结论认为,分支裂缝与主裂缝内支撑剂运移受施工因素影响往往表现出不同变化规律,该研究成果将进一步完善了水力压裂相关理论认识,同时为压裂现场施工设计优化提供了理论支撑。

摘要：我国干热岩地热资源储量丰富,地壳深层岩体温度高,但在其热能开发利用方面处于探索阶段。目前,对于温差应力影响下,井壁及分支裂缝的破裂或开启压力的变化规律研究较少。采用岩石力学及热应力理论分析方法,研究井壁周围的破裂压力;采用能量守恒原理、弹性力学、水力压裂裂缝延伸理论,结合热应力理论,研究分支裂缝的开启机理。建立了以下解析模型:井壁上考虑温差应力的破裂压力模型及裂缝自动开启的温差条件;针对线性及对数2种温度变化规律,分别建立压裂过程中裂缝壁面岩石温度场的变化规律模型;考虑温差应力的分支裂缝拉张破裂或剪切破裂的计算模型;分支裂缝自动破裂的温差条件模型。通过模拟得到以下结果:(1)考虑温差应力时,破裂压力均大幅度减小。日本Hijiori干热岩,由于温差应力,破裂压力下降幅度达到51%;法国Soultz干热岩,破裂压力下降幅度达到66%;(2)在通常的地应力和温度状态下,井筒壁面由于温差应力自然破裂的条件要求比较高;(3)在裂缝延伸过程中,由于温差应力的存在,裂缝壁面上分支裂缝的破裂难度降低;越接近井筒的地方,无论张性破裂或是剪切破裂,裂缝壁面上分支裂缝的破裂净压力越低;(4)线性温度分布规律情况下,破裂压力下降幅度大;剪切破裂所需要的净压力下降幅度远远大于拉张破裂,即在温差应力的作用下,更容易产生剪切裂缝;(5)对于较高温度的热储层,在大排量施工情况下,裂缝壁面上岩石本体达到自动开启剪切裂缝所需温差条件的难度相对较小。得出如下结论:(1)所建立的系列模型,揭示了干热岩压裂过程中,裂缝在井壁及裂缝壁面破裂的机理,从而揭示了热应力作用下缝网形成的机制;(2)温差应力对于干热岩压裂而言,影响较大,对于裂缝壁面分支裂缝的起裂存在促进作用,增加了近井地带产生复杂裂缝的几率与可能性。对于高温度干热岩,裂缝不容易沿理想方位扩展,而是倾向于形成复杂裂缝,导致井间裂缝连通困难。

摘要：海拉尔油田断块多、储集类型多、储层低渗透,物性条件复杂、敏感性强,常规压裂效果差,同时受井网与压裂施工成本的限制,无法采用大规模压裂。为此,需扩大裂缝与油藏的接触面积,提高单井产量,才能提高压裂效果。基于对储层岩性复杂程度的准确认识,使用全缝长裂缝形态模拟来优化压裂设计,通过应用可降解纤维+高浓度陶粒缝内暂堵的工艺方法形成了多分支裂缝压裂技术。现场试验14井次,压裂后平均单井日增油3.8 t/d,同时采用多分支缝压裂技术的重复压裂井压裂后产量达到7.0 t/d,超过初次常规压裂产量4.5 t/d,效果明显。