高温电加热致密砂岩致裂机理研究

论文摘要

致密砂岩气藏岩石致密、内部孔隙较小,容易产生水锁损害,严重制约了气井产能。为此提出了采用高温电加热的方式解除水锁,改善储层渗流环境,但高温致裂机理尚不明确,针对上述问题,本文结合理论研究、实验、计算机仿真等方式,建立了致密砂岩井周温度场,探讨了温度、时间、加热方式对裂缝产生的影响,对致密砂岩高温环境下井周应力分布进行研究,从宏观与微观、实验与仿真的多角度揭示了高温电加热致密砂岩致裂机理,为井下电加热技术提供科学支撑,主要成果如下:（1）根据经典传热方程,建立了致密砂岩井周温度场,并通过计算机仿真,得到地层温度为53℃,井下电加热480h时,升温半径在1.2m左右,并对其敏感性进行了分析。（2）高温电加热能够改善储层渗流环境,提高渗透率,且温度梯度对储层渗透率影响较大,离井眼越近,加热效果越好,对致密砂岩致裂效果越好。（3）在不同温度、不同加热时长、不同加热方式情况下,随时间的增加,在1000℃以下,裂缝发育情况明显改善,并互相沟通形成渗流网络,在1200℃左右时,由于岩石发生釉化现象,因此渗流情况变化不大,加热时可以控制温度在1000℃左右。（4）针对实际地层展开应力仿真分析,得到不同加热温度、不同加热时长下应力云图,并依据摩尔-库伦准则,对地层径向距离上各点破裂强度进行分析,对后续工程实践提供理论依据。

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第1章绪论

1.1 研究目的与意义

1.2 国内外研究现状

1.2.1 加热技术在油气领域的应用现状

1.2.2 岩石受热破裂机理研究

1.2.3 高温热增渗机理研究现状

1.2.4 高温对岩石力学性能影响研究现状

1.2.5 井筒电加热温度场研究现状

1.3 研究内容与技术路线

1.3.1 主要研究内容

1.3.2 技术路线

1.4 取得的主要成果及创新点

第2章电加热过程井周温度场研究

2.1 热传递及温度场基本理论

2.2 COMSOL软件仿真设计

2.3 仿真结果

2.4 敏感性因素分析

2.5 本章小结

第3章电加热致密砂岩致裂实验研究

3.1 致密砂岩电加热模型概述

3.1.1 致密砂岩热破裂影响

3.1.2 电加热的概念模型

3.2 致密砂岩电加热致裂实验

3.2.1 试验设备

3.2.2 试验样品

3.2.3 试验方案

3.3 矿物组成与微组构测试

3.4 电加热对砂岩致裂结果分析

3.4.1 岩样宏观破裂结果分析

3.4.2 SEM测试结果

3.4.3 渗透率测试

3.5 本章小结

第4章井眼周围岩石应力分布

4.1 井周岩石应力分布模型研究

4.1.1 几何模型建立

4.1.2 仿真结果

4.2 应力分布规律研究

4.2.1 应力场分析

4.2.2 热应变引起的井周附加应力场

4.2.3 分析结果

4.3 敏感性分析

4.4 井周岩石破坏分析

4.5 地层渗流能力仿真分析

4.6 本章小结

第5章结论与建议

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 邵天琛

导师: 李皋,孟英峰

关键词: 致密砂岩,高温加热,应力,致裂机理

来源: 西南石油大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅰ辑

专业: 力学,石油天然气工业

单位: 西南石油大学

分类号: O346.1;TE31

DOI: 10.27420/d.cnki.gxsyc.2019.000289

总页数: 69

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