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《碳質(zhì)頁巖水力壓裂模擬實(shí)驗(yàn)研究》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。
1、第27卷第1期安徽地質(zhì)V_0l-27No．12017年3月GeologyofAnhuiMarch2017文章編號(hào)：1OO5—6157(2017)01—05O一4碳質(zhì)頁巖水力壓裂模擬實(shí)驗(yàn)研究張健1，李良z，陳亮2，馬海春3，錢家忠3(1中國華能集團(tuán)清潔能源技術(shù)研究院有限公司，北京102209；2華能國際電力開發(fā)公司，北京10003l；3合肥工業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境工程學(xué)院，安徽合肥2300271摘要：為了分析碳質(zhì)頁巖的水力壓裂過程，采用天然頁巖巖塊，制作了邊長(zhǎng)30cm立方體試樣，采用實(shí)驗(yàn)室大型實(shí)驗(yàn)設(shè)備，設(shè)置了兩
2、種不同的割縫注射方向，對(duì)試樣進(jìn)行了水力壓裂模擬實(shí)驗(yàn)。對(duì)比分析了試樣的破壞形態(tài)；可以看出割縫注射方向?qū)α芽p的發(fā)育有著重要影響；水力壓裂的極限強(qiáng)度與裂紋和層面之間的夾角有一定的關(guān)系，當(dāng)裂紋方向接近層面時(shí)，對(duì)應(yīng)的水力壓裂的強(qiáng)度較小。結(jié)合水力壓裂的水壓曲線，闡述了裂紋發(fā)育和壓裂液壓力之間的關(guān)系。聲發(fā)射監(jiān)測(cè)碳質(zhì)頁巖的水力壓裂存在一定的不足，需要進(jìn)一步提高探測(cè)精度。頁巖水力壓裂過程受多種因素影響，需要開展相應(yīng)的模擬實(shí)驗(yàn)進(jìn)行研究。關(guān)鍵詞：碳質(zhì)頁巖；水力壓裂；模擬實(shí)驗(yàn)；水壓；裂紋中圖分類號(hào)：TD315；TV13l；O2
3、41文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A0引言張旭等[8】以彭水地區(qū)龍馬溪組地層機(jī)程序可以設(shè)置恒定排量的泵注液我國頁巖氣資源十分豐富，但頁巖開展水力壓裂物理模擬，研究體，試驗(yàn)過程中利用數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)地質(zhì)背景復(fù)雜性和頁巖物理特性，發(fā)現(xiàn)當(dāng)?shù)貞?yīng)力差異系數(shù)減小或壓裂工程實(shí)際采用水力壓裂技術(shù)進(jìn)行頁液黏度降低時(shí)，水力裂縫易開啟天巖體積改造，形成滲透路徑，達(dá)到然裂縫。靳鐘銘[9】、鄧廣哲叭、周油氣增產(chǎn)效果”。]。但是頁巖的水力健[1等也進(jìn)行了相關(guān)的壓裂物理模壓裂涉及到復(fù)雜的地質(zhì)力學(xué)因素，擬研究，但實(shí)驗(yàn)中采用的樣品多為因此需要開展研究分析頁巖
4、水力壓裂縫性砂巖煤相似材料或固結(jié)散裂規(guī)律，評(píng)估壓裂效果。頁巖的水煤。室內(nèi)模擬實(shí)驗(yàn)研究已經(jīng)開展了力壓裂實(shí)驗(yàn)很多學(xué)者都開展過室內(nèi)很多的研究，但是很多研究對(duì)象是物理模型試驗(yàn)。郭印同等[4利用真對(duì)于人工試樣進(jìn)行研究的，成果多圖1實(shí)驗(yàn)設(shè)備不意圖三軸巖土工程模型試驗(yàn)機(jī)、Disp聲針對(duì)均質(zhì)性較好的砂巖或人工相似Fig．1Testequipmentsketch發(fā)射三維空間定位技術(shù)和工業(yè)CT掃配比材料試樣，多采用直接觀測(cè)的記錄泵壓、排量等參數(shù)。水力壓裂描對(duì)水力壓裂縫擴(kuò)展形態(tài)進(jìn)行監(jiān)控方法描述裂縫，但隨著技術(shù)發(fā)展，伺服泵壓系
5、統(tǒng)和泵注加壓系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和分析。陳勉等采用實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ蛯?duì)聲發(fā)射設(shè)備、工業(yè)CT掃描等技術(shù)也如圖1所示。壓裂試驗(yàn)中一般采用天然和人造巖樣進(jìn)行了水力壓裂裂應(yīng)用于裂縫信息監(jiān)測(cè)。本文以天然定排量控制，即位移控制模式，壓縫擴(kuò)展機(jī)制模擬，研究了地應(yīng)力、頁巖為研究對(duì)象，對(duì)頁巖進(jìn)行水力裂模擬試驗(yàn)采用5mL／min的定排量節(jié)理和天然裂縫等因素對(duì)壓裂縫擴(kuò)壓裂的效果分析，利用聲發(fā)射設(shè)備水力壓裂。展的影響。姜滸等研究了定向射監(jiān)測(cè)破裂，并對(duì)不同的孔位位置角試件由采自安徽地區(qū)天然碳孔方位角、水平應(yīng)力差和微環(huán)隙對(duì)進(jìn)行了對(duì)比。質(zhì)頁巖加工而成，見
6、圖2，考慮到裂縫孕育的影響。閆鐵等建立水1實(shí)驗(yàn)介紹試件的不規(guī)則形狀和易破碎性，采力壓裂下局部裂縫張開、裂縫面錯(cuò)采用水力壓裂伺服控制泵壓系用尺寸30cm×30cm×30cm的模具動(dòng)和裂縫面抗剪能力的計(jì)算模型。統(tǒng)進(jìn)行水力壓裂實(shí)驗(yàn)，通過計(jì)算對(duì)頁巖周圍進(jìn)行混凝土澆鑄填補(bǔ)。收稿日期：2016-09—01基金項(xiàng)目：本研究依托中國華能集團(tuán)千人計(jì)劃項(xiàng)目《CO：無水壓裂技術(shù)研究(第三期)》，課題編號(hào)：CERI／TY一15一HJKO1；國家自然科學(xué)基金(11102205；41272251)；合肥丁業(yè)大學(xué)青年基金(2013H
7、GQC)作者簡(jiǎn)介：張健(1984-)，男，湖北隨州人，工程師，主要從事頁巖氣開發(fā)技術(shù)研究。第27卷第1期張健，等：碳質(zhì)頁巖水力壓裂模擬實(shí)驗(yàn)研究裂液，說明巖樣內(nèi)部必定發(fā)生一定的破裂，也賦存一定量的壓裂液，試樣內(nèi)部產(chǎn)生裂縫的情況肯定也有所不同。頁巖產(chǎn)生沿某一方向擴(kuò)展和延伸，隨著壓裂液增加，巖樣內(nèi)部裂縫逐步演變成裂縫通道，從而在巖樣表面的產(chǎn)生微小裂紋。2．2水力壓裂水壓分析在水力壓裂的過程中，記錄水壓的變化情況，見網(wǎng)5(試件1)。從圖5可以看，水樂剛開始從1．2MPa下降至0．9MPa，這說明應(yīng)I2試樣制備不
8、意I羽Fig．2Samplepreparationsketch該是開始?jí)毫岩哼M(jìn)入小空隙時(shí)產(chǎn)生其中，頁巖的強(qiáng)度4．5MPa，抗托連接好試樣，利用實(shí)驗(yàn)室水力的降壓，隨著壓裂液充滿后，水壓1．3MPa，混凝土按fl~c25標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行壓裂設(shè)備進(jìn)行注水壓裂，主要設(shè)開始增加，且增長(zhǎng)速度很快，直至配制。然后，進(jìn)行預(yù)制注水孑L，本置壓裂液排量參數(shù)和壓力泵行程，達(dá)到約3MPa，然后維持約90s后，試驗(yàn)所需模擬試樣分2類預(yù)設(shè)割縫控制壓裂液的排量；在模擬井筒中這對(duì)
