页岩储层裂缝形态特征及缝网压裂的损伤力学机制研究

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基本信息

  • 批准号:
    41502294
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    20.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    D0705.工程地质环境与灾害
  • 结题年份:
    2018
  • 批准年份:
    2015
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2016-01-01 至2018-12-31

项目摘要

The shale reservoir has obvious heterogeneity due to the developed natural fractures, which have important effects on reservoir stimulation volume during hydraulic fracturing. Consequently, it is very important to study the development and spatial distribution characteristics of natural fractures, and then investigate the evolution mechanism of fracturing network. The existing literature shows that, few reports have been published comprehensively involving the macroscopic and microscopic heterogeneity of shale reservoir, and by virtue of the damage mechanics to investigate the evolution machismos of fracturing network. In this project, a combination of core measurement, outcrop description, paleomagnetic test and subcritical crack growth method will be conducted to study the natural fractures in the marine and continental sedimentary shale reservoir, China; then the discrete fracture network model is developed to represent the natural fractures. Considering the microscopic characteristics of the gas shale, eventually, the numerical model is developed, which involves the macroscopic and microscopic heterogeneity of shale reservoir. Based on the above obtained results, a serious of studies are conducted using the numerical simulation approach based on finite element theory and statistical damage mechanics. The interaction between natural fractures and hydraulic fractures is analyzed, influence of the treatment type on hydraulic fracturing effectiveness is numerical investigated; sensitivity analysis for the factors affecting the fracturing network is done; and then optimize the hydraulic fracturing design for naturally fractured shale formations. The above results can provide theoretical basis and technical support for the exploration and development of shale gas.
页岩储层具有明显的裂缝非均质性,天然裂缝的存在对储层体积压裂改造具有重要的影响,所以探明页岩储层中天然裂缝的形态特征,并基于此研究其对压裂缝网激活演化的机制具有重要意义。查阅现有的文献表明,目前尚未见到同时对储层的宏微观非均质性进行研究,并采用损伤力学方法进行压裂缝网形成演化机制研究方面的报道。为此,本项目拟通过储层岩芯量测、野外露头描述、古地磁测试、页岩亚临界裂纹扩展机制相结合的方法,查明我国典型海相和陆相沉积页岩储层中天然裂缝发育特征及空间展布形态,开发表征裂缝宏观特性的离散裂隙网络模型;并考虑到储层岩石的微观特性,最终建立能够充分体现储层宏微观非均质特性的数值模型。在此基础上采用基于有限元理论和统计损伤力学的数值计算方法,分析水力裂缝沟通天然裂缝活化的力学机制,评价压裂方式对储层改造效果的影响,并对复杂缝网形成的多因素进行评价和优化,从而为页岩气勘探开发提供理论依据和技术支持。

结项摘要

项目聚焦页岩中的天然裂缝对储层压裂改造的影响这一关键科学问题,系统地研究了页岩储层中天然裂隙的发育特征,并对储层压裂缝网形成演化多尺度机制进行了研究。重要结果体现在以下几方面:.(1)针对典型的海相页岩,进行了不同层理面倾角的力学性质测试,包括单轴压缩变形试验、三轴压缩变形试验、巴西劈裂抗拉强度试验和声发射监测试验。抗拉强度测试考虑了加载速率对试样宏观抗拉强度及破坏形态的影响,较系统研究了层理面倾角对应力应变曲线的影响。同时,进行了实时微米CT扫描单轴压缩试验,样品考虑不同层理面的情况,深入分析了页岩破裂过程中微细观结构变化,对裂纹空间构型,矿物成分进行了提取。根据扫描电镜结果,对样品中矿物进行了微分区与识别,结合CT图像构建了数字岩心并进行了不同加载路径下的细观数值计算。.(2)针对储层非构造型裂隙发育这一地质特征,进行了非均质材料水力压裂的模型试验。压裂模型采用一定水泥和砂浆配比,通过高温压热、空气冷却预置随机裂缝来模拟储层中的非构造性裂缝,重点分析了水力裂纹扩展、破裂应力和裂缝沟通面积。提出采用重建主破裂面的三维形态,计算分形维数进行压裂效果评价的方法。同时,针对我国典型陆相页岩的纹层发育特征,制备了横观各向同性物理模型试样,进行了大尺度真三轴物理模型试验。.(3)探讨了水力裂缝沟通天然裂缝活化延伸形成缝网的机制,计算模型包括单一天然裂隙和多条天然裂隙情况,计算变量考虑天然裂缝与水力裂缝的逼近角、主应力差和地层的弹性参数;同时,编写了储层离散裂隙网络模型,考虑了海相页岩储层应力差、裂缝倾角、注入速率、裂缝内摩擦角等因素,采用数值试验研究了缝网形成演化机制。.(4)对比分析了海相页岩储层和陆相页岩储层中天然裂隙发育形态及岩石力学性质的差异,并对两种页岩储层的可压裂性进行了深入的对比分析,提出了用于表征可压裂性的物理力学指标,通过数值试验和大型物理模型试验验证了指标的可行性。

项目成果

期刊论文数量(42)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Mechanical behaviors of bimsoils during triaxial deformation revealed using real-time ultrasonic detection and post-test CT image analysis
使用实时超声波检测和测试后 CT 图像分析揭示三轴变形过程中沥青土的力学行为
  • DOI:
    10.1007/s12517-018-4179-x
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    Arabian Journal of Geosciences
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    yu wang;changhong li;zhiqiang hou
  • 通讯作者:
    zhiqiang hou
Contributions of non-tectonic micro-fractures to hydraulic fracturing—A numerical investigation based on FSD model
非构造微裂缝对水力压裂的贡献——基于FSD模型的数值研究
  • DOI:
    10.1007/s11430-015-5232-1
  • 发表时间:
    2016-01
  • 期刊:
    Science China Earth Sciences
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Wang Yu;Li Xiao;Zhao Zhiheng
  • 通讯作者:
    Zhao Zhiheng
Numerical evaluation of the shear stimulation effect in naturally fractured formations
天然裂缝地层剪切增产效应的数值评价
  • DOI:
    10.1007/s11430-015-5204-5
  • 发表时间:
    2016-02
  • 期刊:
    SCIENCE CHINA-Earth Sciences
  • 影响因子:
    5.7
  • 作者:
    WANG Yu;LI Xiao;ZHOU RunQing;TANG ChunAn
  • 通讯作者:
    TANG ChunAn
A laboratory study of the effect of confining pressure on permeable property in soil-rock mixture
围压对土石混合体渗透性影响的室内研究
  • DOI:
    10.1007/s12665-015-5193-x
  • 发表时间:
    2016-02
  • 期刊:
    Environmental Earth Sciences
  • 影响因子:
    2.8
  • 作者:
    Wang Yu;Li Xiao;Zheng Bo
  • 通讯作者:
    Zheng Bo
Laboratory investigation of hydraulic fracture propagation using real-time ultrasonic measurement in shale formations with random natural fractures
利用实时超声波测量随机天然裂缝页岩地层水力裂缝扩展的实验室研究
  • DOI:
    10.1007/s12665-017-7038-2
  • 发表时间:
    2017-11
  • 期刊:
    Environmental Earth Sciences,
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Yu Wang;Changhong Li;Yanzhi Hu;Tianqiao Mao
  • 通讯作者:
    Tianqiao Mao

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其他文献

非接触式随钻地层压力测试方法
  • DOI:
    10.16520/j.cnki.1000-8519.2017.19.020
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    电子测试
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    党博;杨玲;张雄;陈娇;王宇
  • 通讯作者:
    王宇
家蝇抗真菌肽-溶菌酶基因的克隆、表达及序列分析
  • DOI:
    10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2015.05.031
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    生物技术通报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    彭传林;魏川川;吴建伟;王宇;修江帆;尚小丽;赵学军
  • 通讯作者:
    赵学军
社会排斥对老字号品牌激活策略效果的影响——时间取向的中介作用
  • DOI:
    10.14120/j.cnki.cn11-5057/f.2016.11.009
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    管理评论(国家自然科学基金委指定A类期刊)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    江红艳;王宇;吉峰;孙配贞
  • 通讯作者:
    孙配贞
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  • DOI:
    10.13241/j.cnki.pmb.2018.10.039
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    现代生物医学进展
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    彭玲玲;段婷婷;陈艳焦;王宇;徐玉东;杨永清;尹磊淼
  • 通讯作者:
    尹磊淼
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  • DOI:
    10.13272/j.issn.1671-251x.2016.10.015
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    工矿自动化
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    孔维正;靳宝全;王宇;王东;张红娟;高妍
  • 通讯作者:
    高妍

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

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          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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