绪论 1
第1章 页岩储层水力裂缝的起裂理论 10
1.1天然裂缝对水力裂缝起裂的影响 10
1.1.1天然裂缝性岩体的强度特征 11
1.1.2天然裂缝性岩体的剪切破裂分析 12
1.1.3天然裂缝性岩体的张开破裂分析 13
1.2页岩储层垂直井的起裂理论 13
1.2.1射孔孔眼壁面主应力计算 14
1.2.2天然裂缝与孔眼壁面主应力相对关系 17
1.2.3页岩储层不同破裂模式下破裂压力计算 20
1.2.4页岩储层垂直井水力裂缝起裂特征分析 22
1.3页岩地层水平井的起裂理论 25
1.3.1水平井筒局部坐标系的应力转换 25
1.3.2水平井孔眼壁面主应力分布 26
1.3.3水平井天然裂缝与孔眼壁面主应力相对关系 29
1.3.4水平井页岩储层破裂模式及破裂压力计算 31
1.3.5页岩储层水平井水力裂缝起裂特征分析 33
1.4页岩储层径向缝网形成分析 34
主要参考文献 37
第2章 页岩储层水力裂缝的延伸理论 39
2.1页岩储层的缝网扩展形态 39
2.2页岩储层水力裂缝与天然裂缝的相交作用 41
2.2.1相交作用实验分析 41
2.2.2天然裂缝的剪切破裂及增产机理 42
2.2.3水力裂缝穿过天然裂缝直接延伸分析 45
2.2.4水力裂缝沿天然裂缝转向延伸分析 47
2.3缝网裂缝延伸过程中的相互干扰作用 48
2.3.1裂缝间相互干扰作用原理 48
2.3.2水力裂缝诱导应力 50
2.3.3裂缝的面力计算 50
2.3.4裂缝扩展方向 54
2.3.5裂缝相互作用计算分析 55
2.4页岩储层缝网延伸模型及模拟方法 58
2.4.1线网模型 58
2.4.2非常规模型 61
2.4.3离散裂缝网络模型 65
主要参考文献 68
第3章 页岩气藏压裂裂缝模拟方法及应用 71
3.1基于ALE描述的不可压黏性流体控制方程 71
3.1.1雷诺输送方程 71
3.1.2参考域内的质量守恒方程 73
3.1.3参考域内的动量守恒方程 74
3.1.4结构动力学方程 77
3.2流固耦合ALE有限元算法 79
3.2.1流域边缘处理 79
3.2.2流域内部处理 82
3.2.3网格剖分 86
3.2.4网格更新 90
3.3应用分析 93
3.3.1水平井分段多簇射孔参数优化 93
3.3.2页岩气藏压裂复杂裂缝模拟 101
3.4本章小结 105
主要参考文献 105
第4章 水力压裂微地震反演研究 107
4.1基于模拟退火方法的微地震反演 107
4.1.1微地震震源反演方法 108
4.1.2模拟退火算法原理 109
4.1.3模拟退火计算步骤 110
4.1.4基于热浴退火的微地震震源反演 112
4.1.5反演结果讨论 119
4.2基于震源力学的微地震反演结果校正 119
4.2.1水力压裂诱导微地震力学机理 119
4.2.2微地震震源解释校正分析 126
4.2.3校正分析的进一步讨论 129
4.3本章小结 130
主要参考文献 130
第5章 缝网展布下的页岩气渗流特征及产能评价 132
5.1页岩气运移和产出特征 132
5.1.1页岩气的吸附解吸机理 132
5.1.2页岩气的扩散机理 133
5.1.3页岩气的渗流及产出 134
5.2页岩气藏压裂水平井渗流数学模型建立 135
5.2.1求解模型的选择 135
5.2.2假设条件 136
5.2.3渗流方程 136
5.2.4定解条件 137
5.3数学模型的数值求解方法 138
5.3.1裂缝渗流差分方程 138
5.3.2基质系统渗流差分方程 139
5.3.3网格的划分 140
5.3.4井的处理 141
5.4计算结果分析与讨论 141
5.4.1气藏及裂缝基本参数 141
5.4.2页岩气藏井产气量变化规律 142
5.4.3裂缝参数对井产量的影响分析 143
5.4.4地层参数对井产量的影响分析 146
主要参考文献 149