酸液预处理对深部裂缝性页岩储层压裂的影响机制

深层裂缝性页岩油气藏具有高温、高应力、高破裂压力以及低渗透的特点,极大提高了现场压裂施工难度,如何有效改善近井筒岩石学性质及降低施工压力是安全高效压裂的关键。从岩石力学性质的影响因素入手,分析了酸化过程中酸与矿物的化学反应,从宏观和微观两方面阐述了酸液预处理改善近井筒岩石性质、降低破裂压力的力学机理。选取川东南地区龙马溪组页岩露头开展真三轴水力压裂物理模拟试验,采用酸液预处理压裂试件的裸眼井段,分析酸岩反应对水力裂缝起裂及扩展规律的影响。试验结果表明,酸液浸泡裸眼井段能够显著降低页岩破裂压力,酸岩反应会引起天然裂缝面性质的变化,容易导致近井筒附近复杂多裂缝的形成;裂缝扩展穿透酸化区时会引起二次憋压,酸化区内的天然裂缝越发育,酸岩反应越剧烈,近井筒裂缝形态越复杂,压裂曲线波动越频繁。室内试验和现场施工结果吻合程度良好,证实了通过酸液预处理提高深部页岩地层改造效果的有效性。     

页岩水力压裂裂缝形态的试验研究

为深入认识页岩储层水力裂缝延伸规律及其空间形态,采用真三轴岩土工程模型试验机、压裂泵压伺服控制系统、Disp声发射定位系统和工业CT扫描技术,建立了一套室内页岩水力压裂大型物理模拟试验方法,并通过试验后页岩试样水力裂缝的延伸与空间展布规律,初步探讨了页岩水力压裂网状裂缝的形成机理。结果表明：裂缝延伸时泵压曲线典型的锯齿状波动与裂缝网络的形成密切相关,是页岩体积压裂的一个明显特征。页岩层理面的发育程度、泵压大小和地应力状态对裂缝形态有显著影响,水力裂缝在层理面内的分叉、转向进而沟通天然裂缝是形成裂缝网络的关键,而层理面过弱或过强都不利于网状裂缝的形成;对层理面胶结强度适中的地层,地应力对裂缝的延伸有较大影响;在低排量且维持较低泵压时,裂缝易于转向,且更易形成网状裂缝,而达到体积压裂。建立的页岩水力压裂物理模拟试验方法及试验结果可为页岩气压裂优化设计等提供技术支持。     

天然页岩压裂裂缝扩展机理试验分析

本文主要采用的是大尺寸的三轴试验系统对页岩进行水力压裂的裂缝扩展实验,通过对压裂后裂缝延伸路径的观察,结合页岩内部实际水力压裂裂缝经过工业CT的扫描,研究出了各种外界因素对页岩压裂裂缝扩展规律的影响。从研究的结果中可以看出,对缝网复杂度的影响排量起到了一定的作用;应力差越大,也就是主裂缝与更多的天然裂缝相连,使缝网更加复杂;岩层的层理和胶结构强度等都会影响到压裂缝网的复杂度;水力压裂可能会使页岩层理分张,形成水平缝与垂直缝的交叉,产生体积裂缝缝网。     

陆相页岩储层水平井无限级压裂工艺优化

相较于传统压裂工艺,新型无限级滑套压裂技术在非常规储层改造上已被证实具有诸多优势,包括层级改造均匀和级数不受限制。然而,基于此压裂工艺的裂缝扩展和诱导应力分布的主控因素仍未厘清。为此,以陆相页岩储层为例,基于离散格子法建立多裂缝扩展模型。通过对比射孔压裂与无限级压裂在不同页岩岩性、层理参数、压裂施工参数下的裂缝形态,针对无限级压裂的裂缝扩展规律展开定性与定量分析。结果表明,复杂岩性、发育的层理弱面以及应力阴影效应是造成射孔分段压裂各级裂缝扩展不均的主要原因。相较之下,无限级压裂不仅能克服陆相页岩储层的层理缝影响,还能形成更多有效裂缝、更均匀的单簇裂缝改造体积。此工艺的改造效果受储层岩性、分簇设计、施工排量及起始簇几何尺寸影响。当簇间距过大、排量过高、起始簇半径过大时,无限级压裂的改造效果变差。2种压裂工艺所产生的沿井筒方向诱导应力场分布也不同,无限级压裂形成的裂缝诱导应力场会叠加进而影响后续压裂作业。研究成果可为我国陆相页岩储层压裂工艺优化提供理论支撑与技术指导。     

循环灌浆次数对微生物固化砂土效果的影响

通过试验研究了循环灌浆次数对生物固化砂土效果的影响。循环灌浆1~5次后,分别进行固化后砂柱的物理力学试验和扫描电镜试验。根据不同循环灌浆次数下固化后砂柱的渗透系数、干密度、吸水率、无侧限抗压强度和碳酸钙含量,分析固化效果,并且结合扫描电镜微观分析孔隙变化。试验结果表明:渗透系数和吸水率与循环灌浆次数呈现负相关关系;干密度、无侧限抗压强度和碳酸钙含量与循环灌浆次数呈现正相关关系;循环灌浆达到3次及以上时,固化效果变化趋势逐渐趋于平稳。     

升压速率对消防水带爆破压力的影响试验

通过试验发现升压速率对于水带的爆破压力值有较为显著的影响,特别是爆破压力处于标准规定的最低值附近的产品,很可能会出现合格和不合格两种完全不同的结论。采用试验研究不同升压速率对消防水带爆破压力值的影响,试验结果表明:标准范围内的升压速率值都能很好地满足水带爆破所需的升压速率要求;升压速率为7 MPa/min时,对应一组水带爆破压力的最大值,选择爆破压力最大值对应的升压速率作为水带爆破压力值的检出值对产品本身判定最为有利,同时也能减少对水带质量检测结果的错判风险。     

裂缝干扰下页岩储层压裂形成复杂裂缝可行性

 为认清页岩储层先压开裂缝应力干扰对后续压裂形成复杂裂缝的影响规律,指导页岩储层压裂优化设计,以均质、各向同性的二维平面人工裂缝模型为基础,利用位移不连续理论,推导建立非等裂缝半长、非等间距和任意裂缝倾角的水力裂缝诱导应力干扰数学模型,结合页岩储层复杂裂缝形成的地应力条件,判断不同射孔方式、裂缝参数和原始主应力条件下压裂形成复杂裂缝的可行性。结果表明,分段多簇射孔、多簇同时起裂方式比单段射孔、单段起裂方式应力干扰更强,更利于页岩储层形成复杂裂缝;压开裂缝的长度越长、净压力越大,裂缝诱导应力干扰越强,后续压裂形成复杂缝的可行性越大;距离先压裂缝,存在最利于后续裂缝形成复杂裂缝的位置;原始最大、最小水平主应力差太大的页岩储层利用裂缝应力干扰也达不到有效形成复杂裂缝的地应力条件,不宜将压裂形成复杂裂缝作为储层改造的主要目的。     

正确认识西风渐进对中国园林设计观的影响

通过梳理东西方传统发展观的思想脉络，分析东西方文化差异对园林设计观的影响，以及不同文化背景下设计观的发展演变对当前园林设计的影响，结合当前我国园林设计观所存在的问题，提出确立新的设计哲学和设计文化价值内涵，实现设计价值观的转换，将环境伦理学和生态伦理学作为设计伦理基础，坚持可持续发展的设计观、适度设计原则和生态设计的现实意义。     

页岩水力压裂物理模拟与裂缝表征方法研究

 采用真三轴岩土工程模型试验机、压裂泵伺服控制系统、Disp声发射三维空间定位技术、试验前后工业CT扫描水力压裂缝扩展形态的方法,建立一套页岩水力压裂物理模拟与压裂缝表征方法。由页岩水力压裂物理模拟试验可得：(1) 采用Disp声发射八探头三维空间定位监测方法,能实时有效地监测水力压裂缝的起裂位置;(2) 采用水力压裂后追踪红色示踪剂痕迹的方式,可实现水力压裂缝的空间形态描述;(3) 当水力压裂未形成沿天然层理面的贯通压裂缝时,易形成与天然层理面相交的压裂缝,并与层理面开裂后交叉形成网络裂缝。建立的页岩水力压裂物理模拟试验与表征方法,可进行页岩压裂施工参数的优化设计,为页岩气储层水力压裂开采提供技术支持。     

黑色页岩力学特性及气体压裂层理效应研究

 气体压裂作为一种新型的无水压裂技术,对页岩气开采具有重要意义。为探究不同层理方向页岩气体压裂破坏机制,以彭水黑色页岩为试样,首先系统地分析其力学各向异性特征,并利用自行改造组装的高压气体压裂系统分别对轴向平行层理页岩和轴向垂直层理页岩开展气体压裂试验,研究层理方向对页岩的变形、强度、声发射特征和破坏形态的影响,揭示页岩气压致裂破坏的机制,讨论不同加载方式下层理效应对页岩破坏强度的影响。研究表明：(1) 黑色页岩的拉、压力学特征受层理方向影响明显,平行层理面加载页岩与垂直层理面加载页岩的抗压强度、抗拉强度、弹性模量、剪切模量之比分别为：138.22%,44.37%,169.17%,173.27%,泊松比受层理影响小。页岩平行层理面加载时,容易沿层理面产生张拉破坏;垂直层理面加载时,在层理本身发生剪切滑移破坏。(2) 轴向垂直层理面页岩的破坏气压、破坏时间分别是轴向平行层理面页岩的4.2和3.35倍,前者沿层理弱面发生拉伸破坏,后者以拉伸破坏为主,也有剪切破坏发生,其破裂面凹凸起伏明显。所有变形曲线呈非线性变化,垂直层理面页岩的变形大,其变形曲线出现异常拐点,侧向变形曲线呈下凹趋势;轴向平行层理试样的变形曲线相对光滑,侧向变形曲线呈上凹趋势。AE能率反映了轴向垂直层理页岩破坏更加剧烈。(3) 加载方式对页岩强度的层理效应系数影响显著,影响最大的是气体压裂试验,最小的是单轴压缩试验。     

页岩层理对水平井井壁稳定的影响

中国南方海相页岩气区硬脆性页岩储层层理/裂缝发育,层理性页岩水平井钻井井壁坍塌问题已严重制约页岩气勘探开发进程。为此,以线弹性井壁稳定力学模型和单一弱面强度理论为基础,建立了考虑页岩层理产状、层理弱面强度、岩石强度、水平井方位、强度弱化(含水量)等因素影响的层理性页岩水平井井壁稳定模型。在此基础上定量分析了层理产状和含水量对水平井井壁坍塌压力的影响。结果表明:坍塌压力与层理面产状、井眼方位关系密切,地层倾角0°<θDIP<15°、75°<θDIP<90°时有利于水平井井壁稳定;页岩层理弱化是导致井壁坍塌失稳的重要原因,无论层理产状如何变化,随着层理含水量的增加,井壁坍塌压力迅速增加,坍塌压力增量约为4.30～22.62MPa,含水量20%时坍塌压力增幅可达100%。     

页岩水力压裂水力裂缝与层理面扩展规律研究

在对含天然层理弱面页岩进行水力压裂过程中,水力主裂缝的起裂、扩展及层理面的扩展对缝网的形成有重要影响。为研究水力主裂缝的起裂、扩展规律和层理面对水力裂缝扩展的影响,开展真三轴试验条件下的水力压裂试验,采用声发射系统监测水力压裂过程,并在试验后对试样进行剖切与CT扫描;同时进行定量的理论分析,并通过试验结果验证。研究表明:(1)起裂方向由初始角度转至最大水平主应力方向;垂向应力与水平最大主应力相差极小时,各个方向起裂压力相差极小,裂缝很快转向最大水平主应力方向。(2)水力主裂缝整个扩展过程中所需水压区间与裂缝长度、断裂韧性值相关。(3)形成由层理面与主裂缝构成的网状的裂缝系,层理面在主裂缝的靠近过程中张开区的长度极小,主要在主裂缝接触到层理面后产生较大的张开区与剪切区,层理面的剪切区域长度远大于张开区域长度,剪切区域提供主要的导流通道;剪切区的长度对层理面黏聚力c和水力裂缝与层理面交角?参数敏感性很高。研究结果可以为压裂模型的建立提供几何参数,并对施工参数的设计有指导意义。     

层理对页岩水力裂缝扩展的影响研究

 层理、裂隙等结构面的存在是实现页岩气藏储层体积改造的前提。为分析层理对页岩水力裂缝扩展的影响,在各向异性材料裂纹尖端应力场分布特征的基础上,开展切口与层理呈不同方位的圆柱形试样三点弯曲试验,研究页岩断裂韧性的各向异性特征,并揭示其断裂机制的各向异性,进而根据真三轴条件下页岩水力裂缝的延伸规律,探讨了层理在页岩网状压裂缝形成过程中的重要作用,结果表明：(1) 各向异性材料裂纹尖端的应力场和位移场不仅由应力强度因子决定,还与材料的弹性常数有关;(2) 切口与层理呈crack-arrester,crack-divider和crack-splitter三种方位时,页岩断裂韧性在crack-arrester时最大,crack-splitter时最小,各向异性显著,而层理面开裂和断裂路径偏移是引起断裂韧性各向异性的主要原因;(3) 页岩层理的弱胶结作用使其断裂韧性较小,阻止裂纹失稳扩展的能力较弱,而在垂直层理方向,断裂韧性较大,阻止裂纹扩展的能力较强,当水力裂缝垂直层理扩展时,在弱层理面处会发生分叉、转向,且在继续延伸的过程中会进一步沟通天然裂缝或弱层理面而形成复杂的裂缝网络,达到体积压裂。研究结果可为深入认识页岩气藏储层体积压裂形成条件及机制提供一定参考。     

烧结制度对膨润土页岩烧结砖性能的影响

将页岩与膨润土以不同比例混合,通过抗压强度、烧结收缩率、体积密度、吸水率和显气孔率作为指标,分析了不同的烧结温度及烧结时间对膨润土页岩烧结砖性能的影响。     

页岩气压裂返排液处理效果影响因素研究

以昭通页岩气示范区的A、 B两种类型压裂返排液为研究对象,研究和优选了适用于压裂返排液 的混凝剂和促凝剂,并考察了温度、沉降时间、 pH值及表面活性剂对SS（固体悬浮物）去除效果的影响,为工程应用提供了较好的指导。结果表明：聚合氯化铝与聚丙烯酰胺1600对两种类型压裂返排液均有良好的絮凝效果,对A型压裂返排液：聚合氯化铝和聚丙烯酰胺1600浓度分别为400mg/L和4mg/L、温度为25℃、 pH值为6～8、沉降30min,SS去除率为98％;对B型压裂返排液：聚合氯化铝和聚丙烯酰胺1600浓度分别为480mg/L和12mg/L、温度为25℃、pH值为6.5～8、沉降30min,SS去除率为97％。细菌含量对压裂返排液SS去除率无显著影响。4种类型表面活性剂对絮凝效果的影响大小排序为：阴离子＞非离子＞两性≈阳离子。     

砂率对不同页岩陶粒混凝土的影响

探讨砂率对陶粒混凝土拌合物性能及力学性能的影响,采用不同的砂率对比陶粒混凝土的和易性、力学性及耐久性。文章采用两种不同筒压强度的页岩陶粒分别进行试验。结果表明,LC25陶粒混凝土的最佳砂率为44%,砂率与陶粒混凝土的力学性能、耐久性呈正相关;陶粒的筒压强度对轻骨料混凝土的拌合物性能影响较小,筒压强度与轻骨料混凝土的力学性能、耐久性呈正相关。     

玄武岩纤维对植物纤维页岩烧结砖性能的影响

通过试验测试植物纤维(5%秸秆纤维)页岩烧结砖在不同玄武岩纤维掺量下的抗压强度、导热系数、显气孔率、吸水率、体积密度等性能,分析玄武岩纤维掺量对植物纤维页岩烧结砖力学及物理性能的影响规律。结果表明:随着玄武岩纤维掺量增加,页岩烧结砖的抗压强度逐渐提高,导热系数及体积密度逐渐降低,显气孔率及吸水率变化幅度小且无明显规律性。     

温度制度对页岩烧结砖性能影响研究

通过测定页岩烧结砖在不同的烧成温度和保温时间下的烧成收缩、强度、显孔隙率、泛霜等性质,以及进行XRD和SEM的微观测试,分析温度制度对页岩烧结砖性能的影响。结果表明:随着烧成温度和保温时间的增加,质量损失率、直径损失率和高度损失率出现了不同程度的改变,砖体的密度不断地加大,吸水率、显孔隙率则在不断地减小,而压强和泛霜在不同的阶段呈现出不同程度地增加、减小或者平稳的变化。微观测试显示,液相不断增加,孔径减小,使得密度增加。同时,页岩的矿物含量在不断地减小,新增矿物莫来石含量不断增加。     

页岩油储层多甜点压裂裂缝垂向扩展试验研究

鄂尔多斯盆地延长组长7段发育丰富砂岩和页岩多薄互层叠置的页岩油资源,勘探开发评估资源量达数十亿吨以上.但页岩油储层多甜点层叠置,层理、裂缝发育、各向异性和非均质性显著,压裂改造时缝高垂向延伸距离短,体积压裂改造难度大.基于室内真三轴室内压裂物模试验,针对长庆长7段井下连续储层段获取的全直径致密砂岩和页岩全直径岩心,利用...     

粘土矿物的转化及对页岩储层的影响

在页岩储层中粘土矿物是其重要的矿物成分,所以对粘土矿物的研究也是页岩储层研究的重要组成部分。本文通过对五峰组-龙马溪组页岩全岩X衍射、粘土X衍射对泥页岩中的矿物组分定量分析有清楚的认识,通过氮气吸附实验确定了页岩的比表面积大小,通过普通扫描电镜和氩离子抛光扫描电镜可以观察到粘土矿物转化形成的孔隙。在前人对粘土矿物转化研究的基础上,本文重点探讨总结了页岩储层中高岭石、长石、蒙脱石向伊利石以及绿泥石转化的过程。在粘土转化的基础上,又重点突出在粘土矿物对页岩中吸附能力的大小的研究,以及粘土矿物对孔隙度的影响。通过扫描电镜的观察粘土矿物转化后形成的微孔和纳米孔可以分为四种,即:中间层,间粒,粘土和与有机物接触的裂缝,微裂纹。再者虽然粘土矿物对于孔隙度的改善作用非常有限,但是粘土矿物能够提供较多的比表面积。