油層強(qiáng)動(dòng)載造縫動(dòng)態(tài)模擬模型研究.pdf

1、我國(guó)石油工業(yè)目前后備儲(chǔ)量緊張，探明未動(dòng)用石油地質(zhì)儲(chǔ)量中大部分為低滲透儲(chǔ)量，為了有效動(dòng)用低滲透油田的儲(chǔ)量，油層強(qiáng)動(dòng)載造縫技術(shù)得到了廣泛應(yīng)用，但油層強(qiáng)動(dòng)載造縫過(guò)程影響因素分析、造縫過(guò)程動(dòng)態(tài)分析以及裂縫條數(shù)預(yù)測(cè)等的研究缺乏，影響著技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展。 針對(duì)這一問(wèn)題，利用火藥燃燒模型、質(zhì)量守恒方程和能量守恒方程，推導(dǎo)了火藥在定容積內(nèi)強(qiáng)動(dòng)載加載過(guò)程的壓力、溫度隨時(shí)間變化的加載計(jì)算模型；根據(jù)井筒內(nèi)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(zhì)量、裝藥結(jié)構(gòu)、初始空間體積和初始空間壓力等對(duì)火藥爆燃過(guò)程的壓力、溫度的影響規(guī)律；運(yùn)用斷裂理論，基于裂縫受力分析，引入地層巖石斷裂動(dòng)態(tài)應(yīng)力強(qiáng)度因子，建立了油層強(qiáng)動(dòng)載作用下破裂壓力計(jì)算模型；結(jié)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(jì)算模型，利用質(zhì)量守恒和能量守恒，建立了裂縫動(dòng)態(tài)延伸的數(shù)學(xué)模型；綜合上述各子模型，建立了火藥爆燃－地層開(kāi)裂－裂縫延伸的強(qiáng)

3、動(dòng)載造縫動(dòng)態(tài)模擬模型，編制了計(jì)算軟件，并進(jìn)行耦合求解。結(jié)果表明：縫長(zhǎng)和縫寬均隨時(shí)間迅速增長(zhǎng)；峰值壓力和造縫長(zhǎng)度均隨裂縫條數(shù)的增加而降低，當(dāng)裂縫條數(shù)從2增加到6時(shí)，峰值壓力從108.4MPa降至63.6MPa，裂縫長(zhǎng)度由2.48m減至1.17m。利用“巖石動(dòng)態(tài)損傷模擬實(shí)驗(yàn)裝置”作了24組實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)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(qiáng)動(dòng)載造縫耦合模型計(jì)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