本書詳細闡述了在非常規(guī)頁巖氣儲層壓裂過程中的多尺度復雜縫網控制的有關理論和工藝問題。從宏觀的角度介紹了頁巖氣復雜縫網壓裂的內涵、主控因素、現場主體技術及今后的發(fā)展趨勢。對北美典型頁巖氣區(qū)塊，包括 Barnett、Haynesville、Marcellus 等核心頁巖氣田的壓裂概況和北美頁巖氣壓裂技術的發(fā)展趨勢進行了介紹。在工程地質一體化的基礎上，對多尺度復雜縫網控制的技術方法進行了介紹，如提高裂縫導流能力的綜合方法、多尺度造縫技術、多尺度裂縫分級支撐技術及工藝參數優(yōu)化、多尺度復雜縫網實施控制技術等，并介紹了一些實施井案例。本書適合從事非常規(guī)頁巖氣儲層壓裂的工程技術人員使用。
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目錄
叢書序
序
前言
第1章 緒論 1
1.1 頁巖氣多尺度復雜縫網概念的提出 1
1.2 多尺度復雜縫網的表征方法 2
1.3 多尺度復雜縫網的實現途徑 2
1.3.1 段長與簇間距及縫長與導流能力的優(yōu)化 2
1.3.2 主裂縫凈壓力的優(yōu)化及有效控制 4
1.3.3 交替注酸或酸性滑溜水注入技術 5
1.3.4 變黏度、變排量多尺度造縫技術 6
1.4 多尺度復雜縫網中支撐劑運移及導流能力形成機制 7
1.5 多簇裂縫均勻起裂與延伸控制技術 9
1.6 多尺度復雜縫網的壓后返排優(yōu)化及控制技術 10
1.6.1 低黏度、強攜砂、高降阻滑溜水體系 11
1.6.2 原位成型支撐劑 11
1.6.3 不同尺度裂縫內多處暫堵轉向壓裂技術 12
1.6.4 井下壓力脈沖發(fā)生器 12
1.6.5 爆燃壓裂技術 12
1.6.6 頁巖屏蔽自支撐酸壓實現多尺度復雜縫網技術 13
1.7 水力壓裂與其他新技術的復合 14
參考文獻 14
第2章 北美典型頁巖氣區(qū)塊壓裂概況 16
2.1 Barnett頁巖氣地質及壓裂概況 16
2.1.1 Barnett頁巖氣地質概況 16
2.1.2 Barnett頁巖氣壓裂概況 19
2.2 Haynesville頁巖氣地質及壓裂概況 22
2.2.1 Haynesville頁巖氣地質概況 22
2.2.2 Haynesville頁巖氣壓裂概況 25
2.3 Marcellus頁巖氣地質及壓裂概況 27
2.3.1 地質概況 27
2.3.2 壓裂技術 28
2.3.3 污水處理 29
2.4 Woodford頁巖氣地質及壓裂概況 30
2.4.1 區(qū)塊概況 30
2.4.2 主體壓裂工藝 31
2.5 北美頁巖氣壓裂技術發(fā)展趨勢 34
2.5.1 北美深層頁巖氣壓裂技術發(fā)展趨勢 34
2.5.2 北美頁巖氣重復壓裂技術發(fā)展趨勢 37
參考文獻 37
第3章 頁巖氣儲層關鍵參數錄取方法 40
3.1 關鍵地質參數錄取方法 40
3.1.1 頁巖儲層TOC含量錄取方法 40
3.1.2 頁巖儲層孔隙度錄取方法 41
3.1.3 頁巖儲層礦物組分錄取方法 44
3.1.4 含氣量錄取方法 45
3.1.5 頁巖裂縫錄取方法 47
3.2 頁巖儲層工程參數錄取方法 51
3.2.1 巖石力學參數錄取方法 51
3.2.2 地應力錄取方法 57
3.3 應用實例 59
參考文獻 61
第4章 頁巖水力裂縫擴展規(guī)律 63
4.1 大型壓裂物理模擬方法 63
4.1.1 常規(guī)儲層水力壓裂物理模擬國外研究進展 64
4.1.2 常規(guī)儲層水力壓裂物理模擬國內研究進展 66
4.1.3 頁巖油氣水力壓裂物理模擬研究進展 67
4.2 相似理論及相似材料的選擇 67
4.2.1 試驗參數的選定 67
4.2.2 人工材料配比的選定 68
4.3 單簇及雙簇射孔裂縫擴展實驗研究 70
4.3.1 水力壓裂物理模擬實驗設備 70
4.3.2 水力壓裂方案與側鉆模擬射孔裝置設計 72
4.3.3 單簇射孔和雙簇射孔試驗 73
4.3.4 改進性雙簇射孔起裂試驗 80
4.4 深層頁巖壓裂裂縫擴展實驗及其力學特征表征研究 104
4.4.1 試驗材料與方法 104
4.4.2 結果與分析 106
4.4.3 天然層理對裂縫擴展行為影響的力學特性分析 110
4.5 頁巖水平井簇射孔破裂壓力數值模擬 112
4.5.1 模型關鍵參數的選取和計算 112
4.5.2 計算假定及關鍵參數選取 115
4.5.3 模型分析方法 118
4.5.4 模型計算結果及驗證 119
參考文獻 121
第5章 頁巖復雜裂縫內支撐劑動態(tài)運移規(guī)律 124
5.1 復雜裂縫支撐劑動態(tài)運移模擬方法 124
5.2 復雜裂縫支撐劑動態(tài)運移規(guī)律 131
參考文獻 139
第6章 多尺度復雜縫網提高有效改造體積的優(yōu)化設計方法 141
6.1 多尺度復雜縫網的概念及表征方法 141
6.1.1 多尺度復雜縫網的概念 141
6.1.2 多尺度復雜縫網的表征方法 142
6.2 裂縫改造體積的影響機制及主控因素 143
6.2.1 頁巖地質力學參數的影響 144
6.2.2 水平井筒穿行的頁巖不同小層參數的影響 145
6.2.3 射孔參數的影響 146
6.2.4 壓裂井口裝置 153
6.2.5 壓裂施工參數的影響 153
6.3 裂縫有效改造體積的影響機制及主控因素 156
6.4 多尺度造縫技術及工藝參數優(yōu)化 158
6.4.1 天然裂縫影響水力壓裂裂縫的擴展 159
6.4.2 水力裂縫遭遇天然裂縫后擴展的模型 160
6.4.3 頁巖壓裂主裂縫與層理縫的溝通機制 167
6.4.4 水平層理縫對水力主裂縫的影響 171
6.5 多尺度裂縫分級支撐技術及工藝參數優(yōu)化 182
參考文獻 187
第7章 多尺度復雜縫網實施控制技術 189
7.1 壓裂施工實時調參技術 189
7.2 變黏度變排量交替注入技術 194
7.3 交替注酸技術 197
7.4 酸性滑溜水注入技術 200
7.5 縫內暫堵技術 202
7.6 簇間暫堵技術 205
7.7 支撐劑長段塞注入技術 212
7.8 無水壓裂技術 215
參考文獻 217
第8章 川渝地區(qū)頁巖氣井壓裂技術應用案例 219
8.1 志留系高壓頁巖氣水平井壓裂實例剖析 219
8.1.1 基礎參數及壓前評價 219
8.1.2 壓裂方案設計 219
8.1.3 方案實施與效果評估 224
8.1.4 小結 227
8.2 志留系常壓頁巖氣水平井壓裂實例剖析 227
8.2.1 基礎參數及壓前評價 227
8.2.2 與鄰井及鄰工區(qū)參數對比 228
8.2.3 壓裂方案設計 229
8.2.4 方案實施與效果評估 233
8.2.5 小結 235
8.3 寒武系頁巖氣水平井壓裂實例剖析 235
8.3.1 井基本情況 235
8.3.2 壓前儲層參數綜合分析 237
8.3.3 巖石力學及地應力分析 238
8.3.4 頁巖特征小結 239
8.3.5 壓裂方案設計 240
8.3.6 壓后分析 244
8.4 深層頁巖氣水平井壓裂實例剖析 248
8.4.1 井基本情況 248
8.4.2 壓前儲層參數綜合分析 252
8.4.3 巖石力學及地應力分析 253
8.4.4 頁巖特征小結 254
8.4.5 壓裂方案設計 255
8.4.6 壓后分析 260
8.5 井工廠壓裂實例剖析 268
8.5.1 國外同步壓裂實例 268
8.5.2 國內拉鏈式壓裂實例 271
參考文獻 280
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