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1、個人簡歷2011.8水力壓裂力學單文文（教授級高級工程師）水力壓裂力學1緒論2巖石力學3流體力學與流變學4水力壓裂模擬5壓裂液與支撐劑6水力壓裂設計7水力裂縫測試技術一、緒論1水力壓裂是一項永遠的增產(chǎn)技術2水力壓裂過程：泵注具有一定粘性的壓裂液，在井筒附近的儲層內形成高壓，劈開地層形成裂縫并使之延伸；繼續(xù)注入混有支撐劑的攜砂液，支撐劑運移到裂縫前端；施工結束后，壓裂液化學破膠，成低粘狀態(tài)，返排到地面；地層中留下了一條由支撐劑的高導流能力的裂縫通道。3水力壓裂過程亞裂施工現(xiàn)場一、緒論3水力壓裂發(fā)展：有60多年的發(fā)展歷史，大致分為三個階段①20世紀40年代末到
2、60年代中期水力壓裂作為油井增產(chǎn)技術逐步得到發(fā)展，研究壓裂工藝和改進壓裂材料的質量及開發(fā)化學劑。②20世紀70年代到80年代末發(fā)展了大型水力壓裂技術，開發(fā)了壓裂酸化設計的各種數(shù)學模型，提出了壓裂力學的概念，壓裂力學分析技術得到了進一步發(fā)展，壓裂設備的發(fā)展。③20世紀90年代至21世紀初水力壓裂方案優(yōu)化設計，材料研制，實時監(jiān)測設備，計算機控制得到了進一步完善和發(fā)展。6一、緒論4水力壓裂力學是對壓裂工程中涉及到的一系列力學行為的描述。水力壓裂力學涉及流體力學（包括滲流力學）、固體力學、斷裂力學和熱力學。流體力學描述單相、兩相或三相流體在裂縫中的流動（包括在多孔
3、介質中的滲流力學）；固體力學描述由于流體壓力變化引起的巖石變形或開裂；斷裂力學描述水力裂縫端部附近發(fā)生的破壞及裂縫延伸；熱力學描述壓裂流體與地層間的熱交換。7一、緒論5壓裂工程與油藏工程的關系油藏研究是水力壓裂改造能否取得經(jīng)濟效果的重要基礎。主要包括：儲層的構造和建筑格架（儲集體的構造條件）；儲層物性的空間分布；儲層內流體分布及其性質。水力壓裂是改造低滲、特低滲油氣藏的重要手段根據(jù)儲層特點進行有針對性的壓裂酸化設計與實施。8截至2009年底，中石油累計探明石油地質儲量中低滲透儲量占40.6%，探明天然氣地質儲量中低滲透儲量占78.3%近年新增石油儲量中73
4、%、新增天然氣儲量83%為低滲透年天然氣新增探明儲量變化情況年原油新增探明儲量變化情況水力壓裂力學1緒論2巖石力學3流體力學與流變學4水力壓裂模擬5壓裂液與支撐劑6水力壓裂設計7水力裂縫測試技術二、巖石力學1基本概念①應力：作用在單位面積上的力，當面積無限趨于零時的極限，成為作用在某點的應力，應力單位是N/㎡，簡稱為Pa（帕）。yxzσyyσxxσzz11二、巖石力學②應變：如果l是兩點之間的原長，變形后新的長度為l+Δl，則應變定義為：③線彈性：對線彈性的材料，應力與應變關系是線性的：E成為彈性模量。12二、巖石力學2與壓裂力學有關的幾個力學概念①地應力
5、：地殼或巖石圈中存在的應力，包括由上覆巖體重力引起的應力和構造運動引起的應力兩部分。它決定了外力壓裂裂縫的基本形態(tài)：水平裂縫或垂直裂縫。②地層壓力（孔隙壓力）：地層巖石孔隙所含流體承受的壓力，在油氣藏開發(fā)過程中孔隙壓力是變化的。13二、巖石力學③有效應力：作用在巖石骨架（顆粒）上的力。④地層破裂壓力⑤裂縫閉合壓力（閉合應力）：開始張開一條已存在的裂縫所需流體壓力。⑥裂縫延伸壓力⑦瞬時停泵壓力⑧凈壓力⑨摩擦力：井筒摩阻，孔眼摩阻，裂縫內摩阻。14一般地層巖石含有孔隙，孔隙中含有流體，流體承受的壓力稱為孔隙壓力。（石油工程中稱為地層壓力）在油氣藏開發(fā)過程中，孔
6、隙壓力是變化的。2.地層壓力（孔隙壓力）巖石力學性質及其對壓裂工程的影響3.有效應力σ’：有效應力，作用在巖石骨架（顆粒）上的力σ：地應力（總應力）Pp:孔隙壓力（地層壓力）α:孔隙彈性系數(shù)，表征孔隙壓力對總應力的反作用程度。巖石力學性質及其對壓裂工程的影響4.地層破裂壓力使地層產(chǎn)生張性裂縫的壓力如果不考慮液體濾失如果考慮液體濾失σ2：水平最小主應力σ1：水平最大主應力Pp：地層壓力γ：泊松比T：巖石抗張強度巖石力學性質及其對壓裂工程的影響5.裂縫閉合壓力（閉合應力）：開始張開一條已存在的裂縫所需流體壓力這壓力和巖層中垂直于裂縫面的應力大小相等，方向相反。
7、這應力就是地應力的最小主應力，常常稱之為閉合應力6.裂縫延伸壓力是指延伸一條存在著裂縫所需要的壓力巖石力學性質及其對壓裂工程的影響7.瞬時停泵壓力（ISIP）：是指水力壓裂停泵時刻的壓力8.凈壓力是指水力裂縫內流體壓力高于閉合壓力的部分即Pn=Pf-PcPn：凈壓力，Pf：裂縫內凈壓力，Pc：閉合壓力9.摩擦力井筒摩阻，孔眼摩阻，裂縫內摩阻巖石力學性質及其對壓裂工程的影響二、巖石力學3地應力場：地應力是深度、巖性、孔隙壓力、結構以及構造形式的函數(shù)，包含了地應力大小與地應力方向。①垂向應力②水平應力ρ：巖石密度；γ：泊松比；p：孔隙壓力；α：孔隙彈性系數(shù)20
8、二、巖石力學③地應力測試技術a.長源距聲波測井方法利用長源距聲波測
