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井内爆炸岩石损伤及渗透率变化规律研究

作　者: 张晓春
导　师: 程远方
学　校: 中国石油大学
专　业: 油气井工程
关键词: 爆炸载荷分形维数损伤低渗透水泥试样产能预测
分类号: TE357
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

从全球油气勘探开发的趋势来看,低渗透油气勘探开发的地位日益提升,已经成为全球开发的大趋势。爆炸动载压裂技术是一种潜在的开发低渗透油气田的新方法,爆炸压裂对井眼周围地层岩石的作用是一个十分复杂的过程。目前爆炸动载压裂的相关实验还很欠缺,为此,本文开展爆炸动载压裂室内模拟试验研究。本文为研究爆炸激波和爆生气体耦合作用下水泥试样损伤破坏规律,研制了一套爆炸动载压裂模拟试验装置。根据实验装置设计了试验方案,研究不同药量、不同围压以及不同材质等影响因素下,动载压裂的造缝效果和对水泥试样的损伤程度。在爆炸动载压裂试验的基础上,获得宏观裂缝分布图并用分形理论对试样表面裂缝分布特征和规律进行分析。研究结果表明:爆炸载荷作用下,水泥试样表面裂纹具有很好的分形特性,分形维数可作为试样损伤程度的描述参数;随着药量的增加、围压的减小,裂缝分形维数线性增长。建立了基于相对损伤度、裂缝孔隙度和渗透率来定量评价动载压裂后水泥试样损伤程度的方法。测量了爆炸动载作用前后岩心的弹性波速,并计算了试样弹性参数;测试了爆炸压裂后试样的裂缝孔隙度;测量了爆炸压裂前后岩心的渗透率。推导出相对损伤度、孔隙度和渗透率随药量、围压等的变化关系。建立了爆炸动载作用后水泥试样的相对损伤度模型,推导了实验条件下相对损伤度和渗透率之间的定量关系。根据爆炸压裂后裂缝条数较多、裂缝长度较短且井眼附近储层渗透率变化的特点,本文采用解析方法,推导了适合爆炸压裂井动态产能预测模型。根据以上分析结果,编制了压裂单井动态产能预测软件。在此基础上,研究了裂缝条数、裂缝长度对油井产量的影响规律。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-10
第一章前言  10-17
  1.1 研究目的及意义  10-11
  1.2 国内外研究现状  11-15
    1.2.1 爆炸技术改造低渗透油藏研究现状  11-13
    1.2.2 动载下岩石损伤研究现状  13-14
    1.2.3 裂隙流体的渗流模型  14-15
  1.3 本文主要研究内容  15-17
第二章爆炸动载压裂试验简介  17-23
  2.1 爆炸动载压裂试验系统  17-18
  2.2 试验准备  18-22
    2.2.1 选择炸药  18
    2.2.2 模具制作  18-19
    2.2.3 制备水泥试样  19-20
    2.2.4 数据采集系统  20-22
  2.3 试验方案及试验流程  22-23
    2.3.1 试验方案  22
    2.3.2 试验流程  22-23
第三章试样损伤实验研究  23-45
  3.1 裂缝分布的分形理论研究  23-31
    3.1.1 分形理论分析  23-26
    3.1.2 基于Matlab 的分形维数计算方法  26-29
    3.1.3 结果分析  29-31
  3.2 试样损伤程度分析  31-45
    3.2.1 评价方法的建立  31
    3.2.2 实验岩心的获取  31-34
    3.2.3 声波实验及弹性参数计算  34-38
    3.2.4 损伤度及相对损伤度的定义  38-39
    3.2.5 爆炸载荷作用下试样损伤度的变化规律  39-45
第四章试样渗透率实验研究  45-66
  4.1 孔隙度实验  45-48
    4.1.1 实验原理  45
    4.1.2 实验结果分析  45-48
  4.2 气测渗透率实验  48-53
    4.2.1 实验原理  48-49
    4.2.2 实验仪器  49-50
    4.2.3 实验结果分析  50-53
  4.3 渗透率梯度实验  53-60
    4.3.1 基本原理  54-55
    4.3.2 实验仪器  55
    4.3.3 实验步骤  55
    4.3.4 试样取心  55-58
    4.3.5 实验结果分析  58-60
  4.4 裂缝导流能力实验  60-64
    4.4.1 实验原理  60-61
    4.4.2 仪器设备  61-62
    4.4.3 实验步骤  62-64
  4.5 相对损伤度与孔隙度、渗透率间的定量关系  64-66
    4.5.1 相对损伤度与裂缝孔隙度的关系  64-65
    4.5.2 相对损伤度与裂缝渗透率的关系  65-66
第五章压裂后产能预测研究  66-76
  5.1 直井压裂产能公式推导  66-70
    5.1.1 直井产能  66-67
    5.1.2 直井压裂后产能  67-70
  5.2 压裂软件设计和介绍  70-73
    5.2.1 算法步骤  70-71
    5.2.2 软件介绍  71-73
  5.3 压裂后裂缝对产能的影响  73-76
    5.3.1 裂缝数量对产能的影响  73-74
    5.3.2 裂缝长度对产能的影响  74-76
结论及建议  76-78
参考文献  78-82
攻读硕士学位期间取得的学术成果  82-83
致谢  83

井内爆炸岩石损伤及渗透率变化规律研究

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