《軟硬間互地層水力壓裂裂縫三維延伸機理研究》是依託東北大學，由李連崇擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：軟硬間互地層水力壓裂裂縫三維延伸機理研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：李連崇
- 依託單位：東北大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
本項目擬通過試驗（包括室內試驗、水力壓裂工程現場測井與微地震監測）和數值計算的相結合，以軟硬間互儲層水力壓裂開發工程中的壓裂裂縫形態預測與控制為背景：(1)開展室內岩樣及相似材料模型的壓裂試驗，獲得軟硬間互條件下岩層壓裂裂縫起裂與擴展的基本規律；(2)結合壓裂過程中背景應力場、壓裂裂縫孕育與發展、微地震信息之間的內因影響和聯繫，建立基於微地震與數值模擬的水力壓裂裂縫精細表征方法，並構建2個實際依託工程的全尺度真三維數值模型，分析壓裂裂縫的起裂、擴展方向及速率、空間規模等，並與現場測井及微地震數據進行互饋分析，提高壓裂裂縫模擬與預測的可靠性；(3)界定所提出方法的適用條件和適用範圍，結合相似材料模型試驗和數值模擬，揭示壓裂裂縫遇到軟硬相間層、天然裂隙、層理時穿層、扭轉、分叉、鈍化或止裂等非平面擴展機理，以及縫間、層間干擾機制。嘗試為軟硬間互地層水力壓裂工程的設計與壓裂效果評價提供參考依據。
結題摘要
軟硬間互地層不但廣泛發育於壩址邊坡、隧洞圍岩，而且在地熱、油氣資源開發工程中常有涉及。受控於地應力及地層岩性的複雜性，軟硬間互地層中水力壓裂裂縫的三維擴展路徑複雜。本項目通過實驗和數值計算相結合的方法，以軟硬間互儲層水力壓裂開發工程中的壓裂裂縫形態預測與控制為背景，首先開展了室內岩樣及相似材料模型的實驗，獲得了基本岩石力學參數及壓裂裂縫起裂與擴展的基本規律；其次結合併行有限元技術及矩張量反演技術，建立了基於數值模擬與微地震的水力壓裂裂縫精細表征方法；接著研究了軟硬間互地層岩心的脆性特徵及其對壓裂裂縫的影響、研究了軟硬間互地層模量、泊松比、滲透率及層厚對壓裂裂縫擴展過程中應力演化的影響、研究了軟硬間互地層水力壓裂裂縫遇到軟弱層及層理的擴展路徑；最後構建了工程全尺度真三維數值模型，分析了壓裂裂縫的起裂、擴展方向及速率、空間規模等，並與現場測井及微地震數據進行了互饋分析。經研究發現，軟弱隔層的脆性指數如果下降20%，可有效封隔水力壓裂裂縫的擴展；水力壓裂裂縫遇到軟硬相間層和層理時，有穿層、扭轉、分叉、鈍化、止裂等5種基本擴展模式；除了岩性之外，層厚、施工排量及壓裂液粘度對裂縫類型及裂縫複雜性均具有重要影響。本項目提出的研究方法有一定的適用性，對於細觀尺度水力壓裂裂縫可實現完全定量化分析；對於工程尺度模型，受控於參數來源、計算規模及結果驗證等因素影響，可實現近似量化分析。本項目的研究成果豐富了水力壓裂裂縫擴展分析的研究方法和理論，為水力壓裂工程的設計與壓裂效果評價提供了進一步的理論和技術支撐。
