干热岩压裂裂缝剪切滑移特性研究

发布时间：2024-04-20 02:02

　　干热岩致密且天然裂缝发育,能否有效激活天然裂缝、剪切滑移成网、提高储层连通性是干热岩热储获得良好改造效果的关键。其关键科学问题是裂缝剪切滑移的热-流-固耦合作用机制。针对这一关键科学问题,采用拟三轴压裂物模实验、理论建模和数值分析等方法,以干热岩中的花岗岩为研究对象,开展如下研究:室内实验单条倾斜裂缝在原始地应力、缝内流体压力和高温联合作用下的剪切滑移过程,获得了裂缝滑移距离和剪应力随裂缝倾角、水平地应力差、压裂液与岩石温度差、缝面粗糙度等关键影响因素的变化规律;建立了考虑热-流-固耦合作用的干热岩压裂裂缝剪切滑移模型,综合考虑热储层与压裂液换热、原地应力、裂缝面摩擦系数等原位参数,获得了裂缝剪切滑移距离和滑移速度变化特征,揭示了热应力、热储岩石力学性质、缝内流体压力等关键因素对极限滑移距离的影响规律。结果表明:干热岩压裂裂缝的起裂模式包括张性起裂和剪切起裂两种,主要受裂缝面所受剪应力与正应力比值控制,即比值越小,越易于剪切起裂,无论何种起裂方式,裂缝起裂后均会立即剪切滑移;根据裂缝剪切滑移距离随时间变化规律可知,干热岩裂缝剪切滑移分为四个阶段:裂缝起裂阶段、加速滑动阶段、稳定滑动阶段...

【文章页数】：66 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图2.1单条裂缝的剪切滑移过程

与设计中赋存大量尺度不等的天然裂缝，除断层外，均可看作是非贯通裂缝（内嵌式裂缝）。当水裂缝内流体压力急剧升高，其结果是裂缝面有因子升高。同时压裂液与热储层的温度差可引有效正应力和剪切力。因此，干热岩天然裂缝合作用下发生剪切滑移。实际热储层中由于裂移，且相互影响，作用机制十分复杂。....

图2.2实验原理示意图

图2.2实验原理示意图Fig.2.2Schematicdiagramofexperimentalprincip分析与剪切滑移量计算切滑移过程中，裂缝面受到正应力和剪应力式如下：221cn1c1σsincos21τsin22PP....

图2.3裂缝剪切滑移量和传感器示意图

图2.3裂缝剪切滑移量和传感器示意图Fig.2.3Schematicdiagramofcrackshearslipanddisplacementsensor.1.3实验方案设计为模拟干热岩热储层所受温度和地应力状态、粗糙裂缝面、裂缝倾角等真境，本实验设置....

图2.4高温高压岩石三轴试验系统

图2.4高温高压岩石三轴试验系统Fig.2.4High-temperature,high-pressurerocktriaxialtestingsystem该试验系统可实现地热储层环境模拟。其中，轴向压力通过闭环伺服控制实现准静态或动态加载。轴向最大载荷150....

本文编号：3958709