油層強動載造縫動態(tài)模擬模型研究.pdf

1、我國石油工業(yè)目前后備儲量緊張，探明未動用石油地質儲量中大部分為低滲透儲量，為了有效動用低滲透油田的儲量，油層強動載造縫技術得到了廣泛應用，但油層強動載造縫過程影響因素分析、造縫過程動態(tài)分析以及裂縫條數(shù)預測等的研究缺乏，影響著技術的進一步發(fā)展。 針對這一問題，利用火藥燃燒模型、質量守恒方程和能量守恒方程，推導了火藥在定容積內強動載加載過程的壓力、溫度隨時間變化的加載計算模型；根據(jù)井筒內的散熱損失，建立了爆燃后卸載的溫度、壓力變化模

2、型，分析了裝藥質量、裝藥結構、初始空間體積和初始空間壓力等對火藥爆燃過程的壓力、溫度的影響規(guī)律；運用斷裂理論，基于裂縫受力分析，引入地層巖石斷裂動態(tài)應力強度因子，建立了油層強動載作用下破裂壓力計算模型；結合高壓流體在裂縫中的壓力分布近似模型、流體滲濾模型、裂縫起裂/止裂判據(jù)模型、裂縫延伸速度模型、延伸寬度模型及裂縫體積計算模型，利用質量守恒和能量守恒，建立了裂縫動態(tài)延伸的數(shù)學模型；綜合上述各子模型，建立了火藥爆燃－地層開裂－裂縫延伸的強

3、動載造縫動態(tài)模擬模型，編制了計算軟件，并進行耦合求解。結果表明：縫長和縫寬均隨時間迅速增長；峰值壓力和造縫長度均隨裂縫條數(shù)的增加而降低，當裂縫條數(shù)從2增加到6時，峰值壓力從108.4MPa降至63.6MPa，裂縫長度由2.48m減至1.17m。利用“巖石動態(tài)損傷模擬實驗裝置”作了24組實驗，實驗研究表明加載速率是影響裂縫條數(shù)的主要因素；根據(jù)強動載造縫耦合模型計算了不同火藥參數(shù)下的加載速率、峰值壓力與裂縫條數(shù)，并回歸出加載速率與裂縫條數(shù)的