《離散元水力壓裂一體化數值仿真》是科學出版社出版的圖書。
基本介紹
- 中文名：離散元水力壓裂一體化數值仿真
- 作者：張豐收
- 出版社：科學出版社
- 出版時間：2022年3月1日
- 頁數：204 頁
- 開本：16 開
- 裝幀：平脊精裝
- ISBN：9787030686947
- 字數：300000
內容簡介,圖書目錄,
內容簡介
近年來，隨著頁岩氣和乾熱岩等深地工程的興起，關於裂隙岩體水力壓裂問題的研究逐漸興起。水力壓裂裂縫擴展是一個跨長度和時間尺度的複雜科學問題，由於實驗方法的局限性，目前數值仿真是其最重要的研究手段之一。本書將系統地介紹作者近年來基於離散格子法、顆粒離散元法、有限元法、塊體離散元法和有限差分法綜合建立的深部裂隙岩體水力壓裂的多尺度數值模擬體系，內容包括近井筒區域水力壓裂裂縫的三維非平面起裂和擴展、射孔-井眼-岩層跨尺度裂縫擴展、水力裂縫和天然裂縫相互作用、結合微地震震源機制的裂縫擴展和複雜縫網形成機理、水力裂縫閉合和長期蠕變等頁岩水力壓裂中挑戰性難題的數值分析。
圖書目錄
序
前言
第1章 緒論 1
1.1 非常規油氣資源開發現狀與水力壓裂技術 3
1.2 水力裂縫擴展研究現狀 4
1.2.1 水力裂縫起裂和擴展 4
1.2.2 射孔和近井筒地帶裂縫擴展 7
1.2.3 分段多簇壓裂多裂縫擴展 8
1.3 章節內容安排 9
第2章 基於離散元的水力壓裂數值模擬方法原理 11
2.1 顆粒離散元數值模型 13
2.1.1 顆粒離散元基本理論 13
2.1.2 二維顆粒離散元模型流固耦合算法19
2.2 三維離散格子數值模型 22
2.2.1 三維離散格子方法基本理論 22
2.2.2 三維離散格子模型流固耦合算法 23
2.3 三維塊體離散元數值模型 24
2.3.1 三維塊體離散元法基本理論 24
2.3.2 三維塊體離散元模型流固耦合算法 27
第3章 岩石內在非均質性與顆粒尺寸對水力壓裂的影響 31
3.1 平面應變應力狀態下水力壓裂理論模型 33
3.1.1 裂縫擴展控制區域 33
3.1.2 無濾失條件下KGD模型近似解 34
3.2 基於顆粒離散元的無濾失水力壓裂模型 35
3.2.1 黏性控制機制 36
3.2.2 斷裂韌性控制機制 38
3.3 岩石內在非均質性對水力壓裂的影響40
3.4 顆粒尺寸對水力壓裂的影響 43
3.5 本章小結 46
第4章 不同射孔模型中水力裂縫起裂和近井筒擴展 49
4.1 三維離散格子建模51
4.2 數值模擬結果 52
4.2.1 螺旋射孔模型 52
4.2.2 定向射孔模型 57
4.2.3 Tristim射孔模型 61
4.3 結果分析與討論 64
4.3.1 不同射孔模型特徵 64
4.3.2 斷裂韌度控制機制驗證 65
4.3.3 與實驗結果對比 66
4.4 本章小結 67
第5章 水力裂縫與天然裂縫的相互作用研究 69
5.1 離散-連續混合數值方法 71
5.1.1 模型描述 71
5.1.2 模型驗證 72
5.2 水力裂縫與天然裂縫正交穿越 75
5.2.1 應力比和天然裂縫摩擦性質的影響 75
5.2.2 強度比的影響 78
5.2.3 剛度比的影響 79
5.3 水力裂縫與天然裂縫非正交穿越 81
5.4 水力裂縫與多條天然裂縫相互作用 83
5.5 本章小結 84
第6章 水力壓裂後支撐劑嵌入與裂縫導流性能研究87
6.1 模型設定 89
6.1.1 DEM-CFD耦合模型 89
6.1.2 模型參數標定 90
6.2 參數研究 92
6.2.1 裂縫閉合後的裂縫導流能力 92
6.2.2 頁岩水化對支撐劑嵌入的影響 93
6.2.3 支撐劑尺寸的影響 96
6.3 本章小結 97
第7章 水力壓裂後長期注采作用下地應力演化規律 99
7.1 水力壓裂裂縫造縫和開採的應力理論模型 102
7.1.1 人工裂縫誘導應力理論模型 102
7.1.2 開採誘導應力流固耦合理論模型 103
7.2 FLAC3D有限差分理論模型 105
7.2.1 FLAC3D有限差分離散算法 105
7.2.2 FLAC3D流固耦合算法 105
7.3 基於FLAC3D的長期注采作用下三維地應力演化模型 106
7.3.1 基於測井深度插值的三維地形模型 106
7.3.2 三層地質力學幾何模型的建立 107
7.3.3 模型參數的選取 108
7.3.4 注采歷史的擬合 108
7.4 地應力演化計算結果和討論 109
7.4.1 應力重分布結果 109
7.4.2 地應力結果討論 111
7.5 本章小結 111
第8章 基於地質力學和微地震全耦合模型的重複壓裂 113
8.1 重複壓裂研究綜述 115
8.2 3DEC裂縫擴展模型的建立 118
8.2.1 幾何模型的建立 118
8.2.2 初次壓裂和孔壓衰竭模擬 120
8.2.3 重複壓裂模擬 122
8.3 3DEC裂縫擴展模型的結果與討論 123
8.4 本章小結 130
第9章 緻密油極限射孔最佳化設計研究 133
9.1 極限射孔數值模型 135
9.1.1 華6-8井第11段介紹 135
9.1.2 極限射孔壓裂數值模型建立 137
9.1.3 極限射孔壓裂數值模擬結果 138
9.1.4 極限射孔壓裂數值模型驗證 139
9.2 極限射孔多簇裂縫起裂與擴展規律 140
9.2.1 注入排量 140
9.2.2 簇間距 142
9.2.3 單段簇數 143
9.2.4 簇間應力差 145
9.3 本章小結 148
第10章 裂隙岩體的超臨界二氧化碳壓裂 149
10.1 基於離散元的超臨界二氧化碳壓裂算法 151
10.1.1 斷裂韌性控制區域簡化算法 151
10.1.2 與傳統壓裂算法比較 152
10.1.3 簡化算法驗證 152
10.2 完整岩石中的超臨界二氧化碳壓裂 153
10.3 裂隙岩體中的超臨界二氧化碳壓裂 157
10.4 本章小結 159
第11章 離散材料中的水力壓裂 161
11.1 模擬背景與試驗介紹 163
11.2 離散材料中水力壓裂數值模型研究 165
11.2.1 顆粒材料中流體注入模型設定 165
11.2.2 注入速率的影響 167
11.2.3 無量綱時間因子 170
11.2.4 能量分析 172
11.3 本章小結 174
第12章 水力壓裂與誘發地震 175
12.1 水力壓裂引起誘發地震綜述 177
12.2 壓裂誘發地震與斷層滑移及套管變形的關係 179
12.2.1 套管變形由斷層滑移引起的證據 180
12.2.2 由微地震數據確定滑移斷層的位置 183
12.3 流體注入引起斷層滑移及誘發地震的三維滲流-應力場全耦合模型 184
12.3.1 3DEC微地震震級算法 184
12.3.2 3DEC幾何模型的建立 185
12.3.3 模型參數的選取 185
12.4 模擬結果與討論 190
12.4.1 斷層滑移及誘發地震模擬結果 190
12.4.2 施工參數分析 192
12.5 本章小結 195
參考文獻 197
