流量对水力压裂破裂压力和增压率的影响研究

水力压裂现场原位测试试验的破裂压力是计算构造地应力的重要参数。为了探究流量对水力压裂破裂压力和增压率的影响,设计4种不同恒定流量情况的低渗透硬脆灰岩室内大型水力压裂试验,结合声发射监测技术分析不同流量下水力裂缝破裂压力、破坏模式和缝网复杂程度的规律以及流量与增压率的内在关系。试验结果表明：流量越大,破裂压力越高,缝网复杂程度越低;典型压力?时间曲线分为缓慢增压段、急速增压段、稳定增压段和突然下降段;稳定增压段增压率保持不变,压力随时间线性增长,其增压率的大小和流量存在明显的线性关系;基于流量与稳定增压段增压率的线性关系,考虑流量因素的Ito理论可以很好地定量解释流量对破裂压力的影响,试验结果与理论预测吻合度较高。     

莺歌海盆地高温高压盖层封盖能力定量评价

莺歌海盆地是我国南海重要的新生代含油气盆地,随着浅层常压层系天然气开发程度的逐渐提高,中深层高温高压层系成为天然气勘探的主要目标,超压背景下盖层封闭的有效性受到广泛关注.近年来,不同学者针对莺歌海盆地盖层进行了大量的研究,但是对高温高压的气藏盖层的封闭机理、破坏条件及其定量评价仍存在一定的问题.通过对莺歌海盆地中深层高温高压层系盖层进行系统的分析,明确盖层的封闭机理为毛细管封闭和水力封闭.利用泥岩盖层排替压力、声波时差及孔隙度之间的关系,对莺歌海盆地区域性盖层的毛细管封闭能力进行预测.莺歌海盆地中深层盖层普遍具有较强的毛细管封闭能力.因此,超压诱发的水力破裂是油气多层位聚集的根本原因,进而提出了盖层水力破裂压力系数定量评价盖层水力破裂风险性.评价结果显示,盖层发生水力破裂与底辟构造活动具有明显的相关性,盖层水力破裂风险由底辟中心向外围逐渐减弱.位于莺歌海盆地斜坡近凹带,且紧邻乐东三大底辟的LD-B区块是油气富集的有利区域.      

海拉尔盆地贝尔凹陷布达特群水力破裂的岩石学特征及其成因探讨

海拉尔盆地贝尔凹陷布达特群凝灰质泥岩中发育大量凝灰质泥岩角砾。岩芯及透射光显微镜观察发现,这是一种水力破裂体系中流体和岩石作用的产物一水压碎屑岩。水压碎屑岩的岩石学特征表现为：角砾之间具有可拼合性、岩芯横切面上发育大量“T”型垂直裂缝、微细纤维状铁白云石脉对壁生长。水力破裂作用的成因主要与布达特群岩性组合特征、构造-流体作用有关。     

滇中昆阳群刺穿构造形成机制研究

从昆阳群内刺穿构造时、究分布特征出发，详细研究刺穿体边界特征及其性质，体内物质组成与结构、构造和变质变形特点。分析地质高孔隙流体作用在刺穿构造发生和成长中的地位和作用，提出地层高孔隙流体压力的波动和局部作用是导致刺穿的重要因素，逆冲推覆断裂作用应是继因民组地层岩石水力破裂、破裂作用之后所发生。昆阳群刺穿构造经历了本区地壳岩石圈由拉张体制下的张性破裂、断裂（刺穿）过程向挤压体制下的缩短、增厚过程的转化演化。最后，建立了刺穿构造形成的构造物理过程演化模型。     

地应力对破裂压力和水力裂缝影响的试验研究

为研究水力压裂时地应力对破裂压力和水力裂缝的影响规律,采用水力压裂试验系统,以相似材料作为研究对象,进行了水力压裂物理模拟试验,并借助煤岩断面三维扫描系统、位移计提取了水力裂缝信息。试验结果表明,随着主应力差的增大,破裂压力逐渐降低,破裂时间也逐渐缩短;随着主应力差的增大,破裂面的表面积逐渐增加,破裂面变得逐渐粗糙;围压相近时水力裂缝易出现转向、分叉,压裂液的动力效应越明显;水力裂缝张开度随着主应力差的增大而逐渐减小。研究结果可为水力压裂试验的进一步研究、裂缝网络系统的建立提供参考。     

赣北中元古代双桥山群修水组“不整合”的形成与构造背景分析

赣北地区中元古代双桥山群修水组广泛出露。目前对修水组底部“不整合”争议较大,主要原因是对地层“不整合”以及砾岩性质存在认识上的分歧。本文根据现代构造理论,认为修水组底部砾岩属于挤压造山作用中晚期的沉积产物。它是威尔逊旋迥终期产物,不能作为造山结束之后新一轮沉积地层的底部砾岩层序     

沉积盆地沉积物天然水力压裂理论及意义

在阐明沉积盆地沉积物天然水力压裂机制后，重点讨论了天然水力压裂及幕式排液和意义，以断裂力学的理论和方法分析了压力仓封闭层的破裂问题，并以北海盆地及松辽盆地为例，重点阐述了天然水力断裂系统的特征，规模及意义，明确指出这种断裂系统将对沉积 构造解释及油气勘探具有重要的影响。     

江西修水地区中元古界双桥山群浊流沉积

对江西修水地区双桥山群安乐林组和修水组的岩石组合、沉积构造、浊积岩岩相、垂向演化序列进行了详细论述,识别出两个比较完整的浊积扇,其内部可进一步划分为内扇主水道、次级水道、高阶地;中扇分支水道、分支水道漫滩、外缘垛体;外扇沉积,反映了一个从进积到退积的沉积旋回,揭示了从安乐林组发生海退到修水组发生海侵的总体变化趋势.对修水组底部砂岩和砾岩结构、层序特征、横向变化等的系统研究,显示其具有明显的深水重力流特征,系海平面快速下降过程中形成的浊积扇内扇主水道砾岩.研究表明安乐林组与修水组为连续沉积,"修水运动"不存在.     

赣西北修水地区构造研究新进展

介绍了１：５万区调成果中构造研究取得的新进展。对该区长期有争议的基底构造样式、“修水运动”、滑脱构造等重要基础地质问题，得出比较客观合理的结论。     

岩石变形、流体压力与热液成矿关系的研究现状

地壳中岩石的变形模式受构造应力、流体压力和上覆岩层重力共同作用的影响。岩石组成和构造应力的大小、方向决定着岩石的变形过程,同时岩石的破裂还受先存断裂构造的影响。流体压力增大,岩石可以发生水力破裂,而引起水力引张破裂的条件是σ1-σ3<4T和Pf=σ3+T。随着深度的增加,受地温梯度的影响,岩石由脆性变形向韧性变形转变。在无流体超压影响的情况下,脆韧性转换的温度在300~450℃之间,大约在地壳15km处。当流体压力和应变速率增大时,韧性条件下的岩石变形行为由韧性向脆性变化,脆韧性转变的深度随之增大。从构造角度探讨热液成矿作用,热液矿床形成的深度与流体压力、应变速率、裂隙的发育、介质的渗透率、温度变化等相关。岩石断裂的类型和方向影响岩石的渗透率,提供流体运移的通道和聚集场所,控制矿床形成的深度、位置和矿体产状。     

土石坝心墙水力劈裂机制研究

心墙的水力劈裂问题是土质心墙坝建设中亟需解决但尚未很好解决的重要岩土工程问题。从心墙受力变形方面探讨了水力劈裂发生、发展的机制。研究认为：水库蓄水初期是水力劈裂的危险期;完全均质的心墙内不会发生水力劈裂;“裂缝或局部的缺陷”及“迅速蓄水的初期”是土石坝心墙发生水力劈裂的两个重要条件,水力劈裂发生的根本原因是局部高水力梯度的存在。最后,对上述机制进行了简单的试验验证。为进一步研究水力劈裂发生的判定、水力劈裂计算模拟指出了研究方向与思路。     

Experimental Investigation on the Basic Law of Hydraulic Fracturing After Water Pressure Control Blasting

Because of the advantages of integrating water pressure blasting and hydraulic fracturing, the use of hydraulic fracturing after water pressure control blasting is a method that is used to fully transform the structure of a coal-rock mass by increasing the number and range of hydraulic cracks. An experiment to study hydraulic fracturing after water pressure blasting on cement mortar samples (300 × 300 × 300 mm³) was conducted using a large-sized true triaxial hydraulic fracturing experimental system. A traditional hydraulic fracturing experiment was also performed for comparison. The experimental results show that water pressure blasting produces many blasting cracks, and follow-up hydraulic fracturing forces blasting cracks to propagate further and to form numerous multidirectional hydraulic cracks. Four macroscopic main hydraulic cracks in total were noted along the borehole axial and radial directions on the sample surfaces. Axial and radial main failure planes induced by macroscopic main hydraulic cracks split the sample into three big parts. Meanwhile, numerous local hydraulic cracks were formed on the main failure planes, in different directions and of different types. Local hydraulic cracks are mainly of three types: local hydraulic crack bands, local branched hydraulic cracks, and axial layered cracks. Because local hydraulic cracks produce multiple local layered failure planes and lamellar ruptures inside the sample, the integrity of the sample decreases greatly. The formation and propagation process of many multidirectional hydraulic cracks is affected by a combination of water pressure blasting, water pressure of fracturing, and the stress field of the surrounding rock. To a certain degree, the stress field of surrounding rock guides the formation and propagation process of the blasting crack and the follow-up hydraulic crack. Following hydraulic fracturing that has been conducted after water pressure blasting, the integrity of the sample is found to be far lower than after traditional hydraulic fracturing; moreover, both the water injection volume and water injection pressure for hydraulic fracturing after water pressure blasting are much higher than they are for traditional hydraulic fracturing.     

煤岩水力压裂裂缝扩展形态试验研究

通过室内水力压裂物理模拟试验系统,对大尺寸原煤进行了水力压裂模拟试验,根据水力裂缝的空间展布形态分析了煤岩储层水力裂缝的延伸规律,揭示了网状裂缝的形成机制。结果表明：水力裂缝易在弱层理处分叉和转向,发育的层理和裂缝系统等结构面为压裂形成裂缝网络提供了前提条件。泵压曲线呈现出的频繁波动是煤岩内产生网状裂缝的一个显著特征。水力裂缝的起裂与延伸有4种基本模式,裂缝网络的形成多为这4种基本模式的组合。地应力差异系数和泵注排量对煤层水力裂缝形态有较大影响。较小的地应力差异系数更利于网状裂缝的形成;较高的压裂液排量易形成相对简单的裂缝形态,导致压裂改造效果较差。该试验方法和试验结果可为现场水力压裂参数设计和优化提供参考和依据。     

土石坝心墙水力劈裂分析

简要分析了水力劈裂的发生条件、力学机理。基于水压楔劈机理,利用有限元方法建立了一种水力劈裂的发生判定方法。该方法假定心墙预先存在局部渗透弱面（裂缝）,通过将裂缝位置的单元材料改为裂缝软材料,考虑库水进入裂缝后对裂缝周围土体的作用,建立水力劈裂分析的平面有限元模型,确定裂缝端部垂直于裂缝面的正应力,进而依据该正应力判断水力劈裂发生的可能性,该方法同时可模拟水力劈裂的发展过程。     

自然营造力作用下岩体混凝土水力劈裂分析与探讨

水利水电、矿业等工程在自然营造力作用下的水力劈裂边界条件与人工致裂不完全相同,有其自身的特点。在总结自然营造力作用下水力劈裂特点的基础上,根据研究的尺度不同,将水力劈裂研究分为岩体宏观的、综合的、统计意义上的水力劈裂和单裂纹的水力劈裂研究两种。分析了单裂纹内水流特性,将单裂纹内的水力劈裂分为两个阶段（或两种情况）分别进行研究,并将此问题得以简化,同时还提出了不同阶段裂纹内水流运动分析的模型。     

水平井压裂储层应力场分布模拟方法

在研究分析水力压裂对储层岩石力学特性参数影响的基础上,提出一种压力储层应力场分布模拟计算方法。通过建立水平井储层原地应力场模型和水力压裂产生人工裂缝诱导应力场模型,并且利用实际的水力压裂测井参数对储层原地应力场和压裂产生裂缝诱导应力场分布进行了模拟计算。模拟计算结果表明,压裂产生人工裂缝会对储层应力场分布造成很大影响;压裂后储层应力主要在裂缝周围得到积累,并且距离裂缝越远,应力值积累越少;压裂生成裂缝长度也会影响储层应力场分布,裂缝越长,裂缝诱导应力场减小越慢。     

水力劈裂楔劈效应试验研究

心墙是否会发生水力劈裂关系土石坝的安全,该问题的难点和关键之一是水力劈裂的发生机制和条件。利用自制模型,在2种不同加压速率条件下,对有无初始裂缝和5种不同初始裂缝深度的试样进行了水力劈裂试验;结合数值模拟和CT观测试验,验证了水力劈裂的楔劈效应机制-当水压力作用在初始裂缝形成的劈背上,引起劈刃上的力超过临界值时就可能导致发生水力劈裂。研究结果表明：初始裂缝深度越大、加压速率越高,越容易发生水力劈裂。为避免土石坝发生水力劈裂破坏,应注意心墙迎水面的施工质量和平整性,宜采用较慢的蓄水方案。     

基岩水井压裂增水机理分析

基岩地层压裂增水与岩层性质密切相关,不同岩性其力学性质及其裂隙构造不同,压裂机理与工艺方法就不同。根据基岩地下水岩层特点,结合水力压裂增水试验,着重分析了水力压裂的形成机制,探寻了不同岩层及其力学性质与压裂的关系。     

基岩水井水力压裂专用压裂液试验研究

为了开发高粘、低滤失、抗水敏性好的基岩水井专用压裂液,通过胶凝剂、交联剂、破胶剂、防腐剂选配,以及配方试验等方法,确定了以田菁粉为主剂,辅以交联剂、防腐剂、破胶剂等添加剂的基岩水井水力压裂专用压裂液。该压裂液具有成本低、性能稳定、环保无污染等特点。作为基岩水井水力分段压裂技术的关键技术之一,压裂液研究为实现基岩水井水力分段压裂技术整体突破奠定了基础。同时,积累了针对不同岩性岩层压裂液研究的经验,供同行参考。     

水平井中多条裂缝同步扩展时裂缝竞争机制

水平井中多条水力裂缝间的应力干扰行为,造成了压裂液排量的非均匀分配,影响了水力裂缝的几何形态。采用边界元法研究岩体在压裂液作用下的变形程度,以幂律流体泊肃叶平板流动方程来研究水力裂缝内部的压裂液流场,考虑了多条裂缝间应力干扰和压裂液流量分配,建立了流-固耦合的水平井多条水力裂缝同步扩展模型。模型可模拟水平井多条水力裂缝几何形态、应力干扰情况和压裂液排量的分配情况,可解释水力裂缝之间的竞争机制。多条裂缝同步扩展时,压裂液排量并非均等地分配到各个裂缝之中,进入到内部裂缝的压裂液流量最小,内部裂缝宽度最小;内部的水力裂缝增长一定长度后,停止增长,并且在应力干扰下逐渐闭合。