穿层压裂力学理论与技术

本书围绕非常规储层穿层压裂力学理论与技术，对非常规储层层状构造特征、非常规储层岩石力学行为、水力裂缝穿层扩展物理模拟、岩性界面特性对裂缝形态的影响、岩性渐变区穿层扩展机理、穿层压裂设计与优化等进行分门别类地介绍；详细阐述穿层压裂技术在非常规储层勘探与开发中的应用适应性及改造优势，为穿层压裂技术适用的非常规储层条件的优选、穿层压裂设计和方案设计提供理论、试验基础和应用实例。本书对非常规储层穿层压裂力学理论与技术的介绍较全面，可供从事页岩油气、煤层气等非常规储层增产改造技术的科技人员及院校师生参考使用。

丛书序
序
前言
第1章 绪论 1
1.1 水力裂缝穿层扩展力学机理 1
1.2 水力压裂室内物理模拟 2
1.3 水力裂缝非平面扩展 4
第2章 非常规储层层状构造特征 9
2.1 页岩油储层岩性渐变接触 9
2.2 页岩气储层多岩性层状结构 10
2.3 含煤岩系储层地质构造特征 11
第3章 非常规储层岩石力学行为 13
3.1 煤系页岩储层岩石力学特征 13
3.1.1 试验岩心制备 13
3.1.2 试验装置与方法 16
3.1.3 岩石物性参数测试与分析 25
3.2 高温高应力岩石力学试验 28
3.2.1 试验制备及参数 30
3.2.2 高温岩石力学特征 32
第4章 水力裂缝穿层扩展物理模拟 43
4.1 层理性页岩气储层缝网扩展 43
4.1.1 试验参数设置 43
4.1.2 试验结果与分析 45
4.1.3 缝网扩展类型评价 49
4.2 页岩油多甜点穿层扩展 53
4.2.1 井下岩心包裹制备方法 53
4.2.2 试验结果与分析 55
4.3 含煤岩系穿层致裂扩展 57
4.3.1 多岩性组合制备方法 58
4.3.2 试验结果与分析 59
第5章 岩性界面特性对裂缝形态的影响 68
5.1 黏性单元数学模型 68
5.1.1 流固耦合方程 69
5.1.2 起裂及穿层扩展准则 69
5.1.3 缝内流体流动方程 71
5.1.4 界面摩擦 72
5.2 穿层扩展数值模型 72
5.3 穿层扩展影响因素分析 75
5.3.1 模型建立及参数 75
5.3.2 水力裂缝穿层扩展结果 77
5.3.3 影响水力裂缝穿层行为的控制图版 85
5.3.4 页岩气缝网压裂案例分析 88
第6章 岩性渐变区穿层扩展机理 91
6.1 扩展有限元模型 91
6.1.1 扩展有限元理论 91
6.1.2 水力裂缝扩展准则 95
6.1.3 流固耦合及缝内流体流动特征 96
6.2 数值模型建立及验证 97
6.3 岩性渐变区影响下水力裂缝垂向扩展规律 100
6.3.1 多因素对裂缝垂向扩展的影响 100
6.3.2 裂缝垂向扩展行为的影响因素评价 114
第7章 穿层压裂设计与优化 117
7.1 含煤岩系储层裂缝穿层扩展的数值模拟研究 117
7.1.1 工程背景 117
7.1.2 3D格子模型原理简介 117
7.1.3 含煤岩系产层组压裂数值模拟工程案例 120
7.1.4 含煤岩系产层组数值模拟结果分析 126
7.1.5 穿层造缝评价技术 132
7.2 页岩油多储层穿层压裂关键技术 140
7.2.1 工程背景 140
7.2.2 全局嵌入内聚力单元方法 140
7.2.3 穿层压裂数值模型建立 141
7.2.4 穿层压裂损伤机制与参数优化 142
7.3 立体压裂及分簇射孔关键技术 148
7.3.1 工程背景 148
7.3.2 3DEC离散元数值模拟方法 148
7.3.3 多甜点立体压裂数值模型建立 152
7.3.4 密切割压裂多簇间距优化技术 155
7.3.5 多簇水力压裂参数优化 165
7.4 巨厚储层穿层一体化压裂设计技术 169
7.4.1 工程背景 169
7.4.2 巨厚储层穿层压裂模拟方法 170
7.4.3 高温高应力巨厚储层一体化压裂可行性评价 176
7.5 砂泥薄互储层大斜度井压裂设计技术 183
7.5.1 工程背景 183
7.5.2 斜井井壁裂缝起裂和转向扩展机理 184
7.5.3 层状介质斜井水力裂缝扩展物理模拟与射孔优化 194
7.5.4 砂泥薄互储层斜井压裂数值模拟与组合分层优化 227
参考文献 234