起裂压力

摘要： 在分析岩石各向异性弹性特性的基础上,建立考虑各向异性的斜井井壁破裂压力预测模型,分析典型地应力状态下不同井眼轨迹、层理产状和各向异性对井壁破裂压力的影响规律。研究结果表明:在正断层和走滑断层应力状态下,沿最大水平地应力方向的破裂压力最低;考虑各向异性影响后,破裂压力整体上均呈下降趋势,正断层和走滑断层应力状态下破裂压力降幅为3.32%和3.00%;在逆断层应力状态下,沿最大水平地应力方向的破裂压力较高,且破裂压力整体上呈上升趋势,破裂压力增幅为3.34%;在各向异性系数相同的情况下,层理产状对破裂压力影响较为显著,其中在正断层应力状态下,低角度层理将导致破裂压力降低,而在走滑断层和逆断层应力状态下,低角度层理都将导致破裂压力增加。与正断层和走滑断层应力状态相比在逆断层应力状态下层理产状对破裂压力的影响更大,破裂压力降幅可达13.15%。

摘要： 超临界CO_(2)压裂具有降低起裂压力、低伤害等特点,并兼顾温室气体埋存等优势,在非常规油气资源的开发中具有广阔的应用前景。为弄清超临界CO_(2)侵入条件下的储层起裂机制,基于岩石的拉伸破坏机理,考虑CO_(2)侵入地层引起的近井地层温度和孔隙压力变化对储层岩石切向应力的影响,建立了热流固耦合的超临界CO_(2)压裂起裂压力模型,并应用致密气井超临界CO_(2)压裂现场数据进行了模型验证。结果表明:超临界CO_(2)压裂可显著降低起裂压力,且起裂压力随着排量增大而降低;井底压力的波及速度高于井底温度,排量对波及速度影响不大;切向应力最小值位于井壁处,地层温度和孔隙压力引起的井壁切向应力方向相反,前者大于后者;泊松比增大、弹性模量增大、井底温度降低均可使储层起裂压力降低。

摘要： 地热能是一种清洁、环保的可再生能源,具有低碳环保、稳定高效等特点,水力压裂技术是有效开发干热岩地热资源的重要技术手段。目前高温花岗岩水力压裂时天然裂缝对水力裂缝扩展的影响未进行广泛地研究,对其水力裂缝扩展规律的认识尚不清楚。为此,以常见的干热岩类型(花岗岩)为研究对象,开展了实时高温下真三轴水力压裂实验,探究两种类型花岗岩在不同温度下的裂缝扩展特征及导流能力,揭示了干热岩水力裂缝在天然裂缝影响下的扩展规律,评价了压后裂缝的导流能力。研究结果表明:①随着花岗岩温度的上升,其起裂压力降低,裂缝面迂曲度提高,水力裂缝扩展路径更加随机;②不同温度下花岗岩压裂后裂缝的导流能力不同,随着花岗岩温度的上升,水力裂缝的导流能力也随之提高;③相同条件下,裂缝型花岗岩起裂压力低于致密型花岗岩的起裂压力,且压裂后裂缝型花岗岩的裂缝导流能力显著高于致密型花岗岩的裂缝导流能力。结论认为,寻找天然裂缝发育的干热岩储层是高效开发利用地热能的关键地质因素,实验结果对指导干热岩储层水力压裂提供了理论支撑,有助于我国地热资源的有效开发。

摘要： 南海东部储层埋藏浅、胶结疏松,含蜡量大,对地层砂的携带能力强,出砂严重。因此,本文需要对南海东部疏松砂岩储层开展了可压性评价,主要包括裂缝起裂和延伸。本文建立疏松砂岩的起裂排量模型,对疏松砂岩裂缝起裂机理开展了相关研究。研究结果表明,疏松砂岩的起裂排量对水平地应力、地层渗透率、压裂液粘度以及储层厚度等因素的变化较为敏感,这些研究结果可为实际现场施工提供一定的指导意义。

摘要： 屯兰矿为了解决巷道坚硬顶板难垮难落的问题,以22301工作面为工程背景采用数值模拟软件对水力压裂起裂进行分析,发现随着注液时间的不断增大,钻孔内部应力呈现出先增大后减小的趋势,在应力最大值处岩石发生起裂,同时对压裂过程中及不同围压比下的裂纹的扩展直径和裂缝单元黏结的破坏数量进行研究发现,随着注液时间的增大裂纹的扩展直径和裂缝单元黏结的破坏数量均增大,而随着围压比的增大,两者则呈现相反的变化趋势,为矿井水力压裂技术的实施提供参考。

摘要： 致密砂岩气藏是一种非常重要的非常规油气资源,但其储层物性差、渗透率低、开采难度大,目前开发主要依赖水平井压裂改造技术。为了准确预测裂缝起裂压力,应用岩石力学、弹性力学相关理论对致密砂岩射孔完井方式下井筒复杂的受力状态进行分析,并考虑施工注入流体压力、压裂液滤失等因素对井筒周围应力场的影响,提出了一套相对完善的储层裂缝起裂压力预测模型。现场实例验证了该模型的正确性和适用性,且对于致密砂岩气藏的现场设计与开发具有一定的指导意义。

摘要： 基于流固耦合理论,在基于渗透率的水力压裂(PHF)模型基础上建立了扩展渗透率的水力压裂(extended permeability-based hydraulic fracture,EPHF)模型.该模型假设岩石材料在开裂过程中渗透率的改变为平均有效应力的函数,采用多孔介质弹性本构关系和Drucker-Prager塑性模型描述岩石材料开裂前后的力学行为,孔隙流体采用达西定律描述.引入LET模型和混合黏滞系数考虑等效开裂区域内由压裂液与原液体混合引起的渗透率修正.分析了抗拉强度对关键位置的水压力和应力路径发展过程的影响,以及等效开裂区域和裂缝高度随注水时间的变化过程.结果表明:裂缝路径上的点(不含注水点)的水压力先降低后增加至传播压力;当有效应力差和初始水压力同时保持不变时或当总应力不变时,起裂压力随有效应力比的增加而降低.

摘要： 针对水力压裂过程中流体与岩体相互作用的时间效应以及起裂阶段两者耦合机制的问题,首先根据含气软煤的蠕变试验结果,通过对储层物性的分析,利用经典流变组合广义Kel-vin模型以及MATLAB最小二乘迭代法的拟合方法,建立改进的六元件非线性黏弹塑性本构模型;其次,在六元件非线性黏弹塑性蠕变模型基础上,结合垂直井裂缝性储层的起裂压力模型,建立低渗软煤的起裂时间计算模型;最后,结合焦作富水矿区试验井压裂资料与煤样测试资料,对模型进行求解与验证.研究结果揭示了煤储层起裂时间与起裂压力的科学匹配关系,以及储层裂缝特性对起裂时间的控制作用,可为维护软煤压裂缝以及保护矿区地下水环境提供理论参考.

摘要： 针对注浆过程中的裂纹扩展问题,通过理论分析和数值模拟,研究了地应力与孔间应力耦合作用下劈裂注浆的作用机理.研究结果表明:单孔劈裂主要受地应力影响,钻孔沿着最大主应力方向或垂直于最小主应力方向扩展.双孔劈裂受到地应力与孔间应力扰动的耦合作用,相当于力矩合成定理,使钻孔沿其合力方向扩展(孔距较大时相当于两个单孔劈裂);其劈裂破坏过程可分为应力积累、裂纹稳定扩展、失稳破坏三个阶段,双孔间观测点处的最大主应力和孔隙水压力会随着计算步数的增加分别对应形成应力跌落区和能量累积区;钻孔间距较小时初始起裂压力的变化不明显,而间距较大时初始起裂压力随侧压力系数的增加而增加.

摘要： 针对由水力裂缝触发的裂隙性储层涌水、突水等地质问题,首先根据弹性力学原理和断裂力学强度准则,基于储层原生裂缝几何特性和压裂液渗流规律,建立了垂直井工况下的起裂压力计算模型;其次考虑煤储层的损伤本构关系,将Dougill损伤因子与起裂压力公式相结合,进一步建立了延伸压力的计算模型;应用经典的PKN模型以及裂缝内净压力的非线性压降规律,建立了改进的压裂缝扩展延伸模型.该模型揭示了裂缝性储层压裂长度L与压裂时间t之间的非线性关系,显示出压裂缝的延伸距离随时间的增加而增长,但前期增长较快,后期基本趋于稳定.豫北焦作恩村区块三口试验井的计算结果,与邻区位村区块微地震实测资料契合度较高,从而验证了理论模型的正确性,为现场压裂参数控制以及防治压裂缝突水提供了可靠的技术支撑.

摘要： 封隔器是页岩气水平井裸眼分段压裂的核心完井工具,然而目前水平分段压裂裂缝起裂模型没有考虑封隔器对井周应力场的影响,与事实不符,导致实施水平井裸眼封隔器分段压裂工艺时存在破裂压力大小难以预测,起裂位置控制困难等问题.通过Ansys三维有限元水平井裸眼封隔器分段压裂数值模型,分析带不同内压封隔器存在时的井壁应力场分布规律,比较了不同封隔器对裂缝破裂形态的影响.结果表明,考虑封隔器影响的起裂压力数值模型计算结果与的解析模型破裂压力结果相吻合,证明了数值模型的精度.同时发现,封隔器的存在会影响水平井分段压裂缝间诱导应力场,带有高内压的封隔器将更有助于后续水力压裂时裂缝的起裂,且纵向裂缝较横向裂缝更易生成.对于带不同内压的多封隔器水平井分段压裂而言,水力裂缝更易在带有高内压封隔器旁发生起裂,封隔器产生的应力集中将不易裂缝起裂,且水力裂缝更易在封隔器末端发生起裂.研究成果对提高水平井裸眼分段压裂起裂压力与起裂形态预测,优化水平井裸眼分段压裂工艺具有重要指导作用.

摘要： 目前,水力压裂起裂压力的预测模型未同时考虑套管和水泥环造成的影响.首先本文建立了同时考虑套管和水泥环时的井周应力分布模型,并通过解析和数值解对比,发现两者之间误差较小,在此基础上,利用罗天雨提出的射孔孔眼孔边应力模型,对起裂压力进行了计算,研究发现:相比于只考虑套管的影响,同时考虑套管和水泥环时的起裂压力也非常精确.

摘要： 目前,水力压裂起裂压力的预测模型未同时考虑套管和水泥环造成的影响.首先本文建立了同时考虑套管和水泥环时的井周应力分布模型,并通过解析和数值解对比,发现两者之间误差较小,在此基础上,利用罗天雨提出的射孔孔眼孔边应力模型,对起裂压力进行了计算,研究发现:相比于只考虑套管的影响,同时考虑套管和水泥环时的起裂压力也非常精确.

摘要： 以某矿煤层的地应力及煤岩的力学性质数据为基础,针对不同地应力对煤体水力压裂起裂压力及裂缝扩展状态的影响问题,采用理论分析和数值模拟方法建立了力学模型,求解了不同地应力条件下煤体水力压裂的起裂压力,分析了煤体在不同地应力条件下裂缝的扩展方向和形状.结果表明,起裂压力与地应力差的大小有关,地应力差越大,起裂压力越小; 地应力差的绝对值相同时,k＜1的起裂压力小于k＞l的起裂压力; 当k=1时,起裂压力最大,但都小于理论值.对于该矿煤层,当k≠1时,主裂缝方向垂直于最小地应力方向,当k=1时,主裂缝方向沿任意方向.高地应力差条件下,主裂缝较为平直,低地应力差条件下,主裂缝以网状扩展模式为主.该数值模拟结果为工程实际施工提供理论依据.

摘要： 水平井压裂起裂压力对压裂施工至关重要,而起裂压力又受射孔参数的影响,为了弄清射孔参数对起裂压力的具体影响,以应力分析为基础,探讨了射孔完井的水平井的起裂压力的计算方法,分析了射孔参数对起裂压力的影响,提出了适合水平井压裂的射孔参数,结合江苏油田某水平井压裂施工数据,得出水平井井筒方位角和射孔方位角是影响裂缝起裂压力大小的主要因素;对优化压裂设计具有指导作用.

摘要： 对于超深储层,地层温度和破裂压力较高,水力压裂受现场泵注设备的限制严重.压裂现场可使用循环泵注技术来降低破裂压力,对循环泵注下岩石力学机理研究至关重要.本文重点研究大尺度水力压裂物模实验(样品尺寸:30英寸×30英寸×36英寸)在循环和传统两种泵注条件下的破裂压力和声发射Kaiser效应.本文进行了3次大尺度物理模拟实验,采用24通道声发射传感器.其中2块采用各向同性水泥样品,用螺旋射孔方式完井,分别采用循环和普通两种不同的泵注方式进行实验,观察起裂压力的变化,并且验证水力压裂是否存在Kaiser效应.另一块样品采用裸眼的致密砂岩,用以研究不同岩性中的Kaiser效应,并用于识别重复压裂中产生新缝的声发射信号.实验结果:(1)相对于普通泵注,循环泵注可以有效降低起裂压力.循环泵注可以引起疲劳,这类似于单轴和三轴循环加载下岩石的行为.(2)起裂前存在Kaiser效应.这是因为孔隙流体扩散到岩石并导致孔隙压力的局部上升,破坏模式仍然可以由莫尔圆表示.(3)无论何种岩性,裂缝重新起裂都违背Kaiser效应.裂缝的起裂和扩展主要受断裂韧性和围压的影响.这项工作可以帮助理解在超压储层中循环泵注条件下的岩石力学机理,还可以在重复压裂中利用微地震数据识别是否有新的裂缝产生.

摘要： 对水力裂纹在近井筒区域的起裂延伸机理进行了室内试验研究,对比了不同的预制横向切槽参数和泵注程序的压裂效果.室内试验结果表明:预制横向切槽可有效的降低水力裂缝的起裂压力,较长的切槽长度与合适的切槽角度可使水力裂纹有更平滑的转向路径,从而改善近井筒区域裂缝复杂性.此外,对水力压裂的影响范围及效果进行了现场试验.现场试验结果表明:水力裂纹的扩展范围在30-50m间,处理后的顶板无明显冲击性来压.随工作面推进顶板能及时跨落,说明水力压裂能有效控制坚硬顶板.

摘要： 本文利用东北大学的RFPA软件,数值计算了不同水力射孔参数及地应力等条件下,包括孔眼直径、射孔深度、射孔轴线和最大水平应力夹角、压裂液加载速度、模型尺寸等,地层起裂压力以及裂缝二维扩展情况,计算过程中模拟的岩样物性基本保持不变.结果发现,增加射孔直径、深度时可以显著降低起裂压力;沿最大水平应力方向射孔起裂压力最低;存在一个最优的压裂液加载速度.本文的计算结果可为油水井的压裂设计提供参考.

摘要： 该文在前人工作的基础上，结合运用弹性力学、断裂力学及流体力学的基本理论推求出堤坝土体劈裂灌浆中浆劈裂纹的起裂压力、扩展条件和扩展距离的理论计算式。计算值与实测值的比较表明二者基本吻合，对工程实践具有一定指导意义。

摘要： 本说明书提供了一种基于水击压力波信号进行压裂诊断的系统和压裂诊断方法，该系统包括储液罐、储砂罐、低压管汇、混砂车、供液管汇、泵车、高压管汇、竖直井筒、水平井筒、连接装置、高频压力检测装置和数据采集处理装置；低压管汇将储液罐和储砂罐连接至混砂车，混砂车将储液罐中的流体和储砂罐中的支撑剂混合成压裂液；混砂车经供液管汇将压裂液加入泵车，泵车经高压管汇将压裂液泵入竖直井筒，经竖直井筒进入水平井筒，经水平井筒进入地层并压开裂缝；连接装置连接竖直井筒的井口和高频压力检测装置，高频压力检测装置检测水击压力波信号；数据采集处理装置采集水击压力波信号并基于该信号进行压裂诊断。上述系统设备简单、成本低且时效性高。

摘要： 本发明实施例提供一种水力压裂过程中裂缝内压裂液的压力场获取方法及装置，所述方法包括：获取求解区域地层的长宽、裂缝长度、地层参数、施工参数和流体压力参数；根据所述求解区域地层的长宽、裂缝长度、地层参数、施工参数和初始流体压力参数，获取裂缝内的岩石位移场；根据所述裂缝内的岩石位移场获取裂缝内的各个计算节点处的裂缝宽度；根据所述裂缝内的各个计算节点处的裂缝宽度获取裂缝内的预估流体压力场；根据裂缝内的所述预估流体压力场和所述流体压力参数判断所述预估流体压力场是否满足收敛条件，若所述预估流体压力场满足收敛条件，则所述预估流体压力场为所述水力压裂过程中裂缝内压裂液的压力场。

摘要： 本发明公开了一种二氧化碳致裂器的致裂压力测定装置及方法，该装置包括泄能罩、压力传感器和信号采集单元，泄能罩为两端开口的筒状结构，泄能罩通过其中一端开口罩装在致裂器的泄能头上，并与泄能头之间相对固定设置，压力传感器贴设在泄能罩的内壁，并与信号采集单元通过信号连接。压力传感器在液态二氧化碳高速气化的过程中测得致裂器的致裂压力信号，并将信号传输给信号采集单元。本发明主要用于精确测量二氧化碳致裂器的致裂压力，本发明实验方便，操作简单易行，测量结果准确可靠，为实现液态二氧化碳的精确标定提供了可能，不仅能为不同规格致裂器的设计生产提供可靠的数据，还能分析研究致裂压力随距离的变化关系，从而提高能量的利用率。

摘要： 本发明提供一种用于井压裂的压力扰动短节装置，其被构造成能在管内造成脉冲液流以对井施加压力扰动。本发明还提供一种井压裂设备和方法。本发明实施例通过一种提高压裂裂缝复杂性的高频扰动短节及其应用方法，可实现水平井段内各簇裂缝均匀延伸，大幅度提高裂缝的复杂性，增大水平井分段压裂改造的压裂体积。本发明原理清晰，压力扰动短节易于加工、组装，施工连续性好，可以提高水平井的压裂开发效果。

摘要： 本发明公开了一种集成外墙的防裂构造、防裂装置及其挤压力设计方法，该装置包括：弹性件，包括两弹性弓板和连接板，所述弹性弓板具有相对的一内弧面和一外弧面，两所述弹性弓板的外弧面相对设置，所述弹性弓板在成弧方向上具有相对的两抵顶端，两所述弹性弓板的两端之间分别连接有所述连接板；以及顶推板，可拆卸地支顶于两所述弹性弓板的外弧面之间以令两所述弹性弓板的位置相对的两所述抵顶端相互靠近，在所述顶推板拆卸后，两所述弹性弓板的位置相对的两所述抵顶端相互背离以抵顶于横拼缝的相对的两侧壁。本发明解决了现有的结构‑功能一体化集成外墙板的钢框与蒸压加气混凝土板的拼缝以及蒸压加气混凝土板间的拼缝容易开裂的问题。

摘要： 本发明涉及一种检测气相压裂工作压力及压裂效果的实验装置，包括承载基座、实验腔、密封盖、气相压裂装置、增压泵、压力检测实验腔、压裂效果检测实验腔、控制导线，实验腔与承载基座上端面连，实验腔前端面及后端面均与密封盖连接，其中导流管通过一个密封盖与增压泵连通，控制导线通过另一个密封盖的进线孔一端与驱动电路电气连接，另一端与气相压裂装置电气连接，实验腔通过引流口与压力检测实验腔及压裂效果检测实验腔连通。其使用方法包括设备组装、设备预制及压裂实验等三个步骤。本发明一方面可使实现对不同型号气相压裂设备的工作压力检测；另一方面实现对气压压裂爆破装置实际爆破数据进行精确检测，并同时获得对不同储层条件下压裂裂缝的发育规律。

摘要： 本说明书提供了一种基于水击压力波信号进行压裂诊断的系统和压裂诊断方法，该系统包括储液罐、储砂罐、低压管汇、混砂车、供液管汇、泵车、高压管汇、竖直井筒、水平井筒、连接装置、高频压力检测装置和数据采集处理装置；低压管汇将储液罐和储砂罐连接至混砂车，混砂车将储液罐中的流体和储砂罐中的支撑剂混合成压裂液；混砂车经供液管汇将压裂液加入泵车，泵车经高压管汇将压裂液泵入竖直井筒，经竖直井筒进入水平井筒，经水平井筒进入地层并压开裂缝；连接装置连接竖直井筒的井口和高频压力检测装置，高频压力检测装置检测水击压力波信号；数据采集处理装置采集水击压力波信号并基于该信号进行压裂诊断。上述系统设备简单、成本低且时效性高。

摘要： 一种水压致裂测量装置，包括，压裂水道、座封水道、第一压力传感器以及第二压力传感器；其中，所述压裂水道用于为压裂段提供水压致裂操作所需的高压水；所述座封水道用于为封隔器提供能够使得所述封隔器膨胀的高压水；第一压力传感器能够测量或监测所述压裂水道内的压强；第二压力传感器能够同时测量或监测所述座封水道内的压强。所述水压致裂测量装置通过分别安装监测封隔器压力和压裂段压力的压力传感器，能够在有限的空间内实现同时监测压裂段和封隔器的压力情况的目的，并且压力传感器模块能够以较低的成本兼容现有的水压致裂测量装置，使得整个水压致裂测量装置功能更加丰富。

摘要： 本发明涉及的是煤层脉动压裂裂缝起裂和延伸压力预测方法，它包括一、获取煤岩的基本力学参数和地应力数据；二、建立煤层脉动压裂三向地应力作用下有限元模型；三、建立煤层脉动压裂扰动应力场有限元模型，在一定的脉动幅值或频率下模拟计算煤层应力场，利用拉应力计算公式求取裂缝尖端最大拉应力；四、求取不同脉动幅值或频率条件下裂缝尖端最大拉应力，拟合裂缝尖端最大拉应力与脉动幅值或频率关系曲线；五、当步骤四中计算的裂缝尖端最大拉应力达到步骤一中测得煤岩抗拉强度时，裂缝发生起裂延伸，反推预测不同脉动幅值或频率下煤层压裂裂缝起裂和延伸压力。本发明可以降低煤层脉动水力压裂过程盲目增加脉动载荷振幅产生施工压力过高的风险。

摘要： 本发明提供了一种考虑压裂液压缩性的地层起裂压力预测方法，属于页岩气开发技术领域。该方法包括：S1：建立井筒压裂液流动的离散化井筒模型，获得井底压力随时间变化的规律和井口压力随时间变化的规律；S2：建立射孔条件下的井筒‑水泥环‑近井壁地层三维流固耦合力学模型，获得井筒憋压过程中近井壁应力场的分布规律和渗流场的分布规律；S3：反演地层起裂时间及井口起裂压力。本发明建立了憋压过程中井筒压力场及速度场的计算模型，在此基础上，结合岩石力学等相关知识，完善了页岩气井水力压裂起裂压力及起裂时间的计算方法，在一定程度上为深入认识页岩气井水力压裂的起裂机理及开展压裂设计提供了进一步的理论基础及设计依据。