空天地大數據公共安全事件預測建模技術（簡體書）

我國涪陵頁巖氣田初始井距約600m，蜀南地區井距400～500m。涪陵、長寧、威遠等主要頁巖氣田近幾年的生產發現，頁巖氣井投產前三年產量下降50%以上。為了緩解頁巖氣田產能衰減、充分挖掘儲層未動用產能，需要在初期開發井網基礎上，部署加密井或老井重復壓裂，以提高資源動用率。頁巖氣開采過程中，儲層壓力快速下降，老井周圍儲層存在超過40MPa的壓降漏斗，擾動壓降區的原地應力、儲層原三維地應力隨時間不斷變化（即四維地應力），誘使加密井壓裂干擾老井。儲層四維地應力演化及加密井複雜裂縫擴展的準確預測是頁巖氣加密井壓裂優化設計的關鍵。《頁巖儲層四維地應力及加密井壓裂理論=Theory of Four-Dimensional Stress Evolution and Infill Well Fracturing in Shale Gas Reservoir》介紹了作者多年來在頁巖氣藏四維動態地應力演化及加密井複雜裂縫擴展方面的研究成果，主要內容包括：複雜裂縫相交與分岔擴展模型及其數值實現；頁巖氣老井壓裂複雜裂縫交錯擴展機理；頁巖氣加密井儲層四維動態地應力模擬方法；長期開采過程中頁巖氣儲層四維地應力演化機理；頁巖氣藏加密井複雜裂縫擴展機理及參數優化。

目錄　
序
前言
第1章　緒論　1
1.1　研究背景及意義　1
1.2　滲流-應力耦合動態演化研究現狀　2
1.2.1　滲流-應力耦合動態演化　2
1.2.2　非常規儲層開采動態建模方法　5
1.3　裂縫性儲層複雜裂縫擴展研究現狀　7
1.3.1　常規水力裂縫擴展模型　7
1.3.2　複雜水力裂縫擴展模型　9
1.4　加密井壓裂複雜裂縫擴展研究現狀　18
1.4.1　油氣藏滲流-地質力學耦合的複雜裂縫擴展模型研究　18
1.4.2　頁巖氣加密井壓裂裂縫擴展規律研究　19
1.5　頁巖氣藏地應力演化及複雜裂縫擴展發展方向展望　20
1.6　本書主要內容　22
第2章　複雜裂縫相交與分岔擴展模型及其數值實現　24
2.1　頁巖多裂縫交錯擴展的FEM-DFN數值模擬方法　24
2.2　複雜裂縫相交與分岔擴展的FEM-DFN模型　27
2.2.1　岩石介質離散與裂縫單元嵌入　28
2.2.2　水力裂縫單元擴展模型　28
2.2.3　岩石基質單元變形　33
2.2.4　FEM-DFN控制方程及其數值實現　34
2.2.5　顯式求解算法　36
2.3　複雜裂縫擴展的FEM-DFN模型測試與驗證　38
2.3.1　解析模型驗證　38
2.3.2　室內水力壓裂實驗結果對比驗證　41
2.4　小結　48
第3章　頁巖氣老井壓裂複雜裂縫交錯擴展機理　49
3.1　涪陵頁巖氣儲層天然裂縫參數分析　49
3.1.1　天然裂縫產狀分析　49
3.1.2　裂縫形狀尺寸優選　51
3.2　天然裂縫對老井壓裂裂縫擴展的影響機理　53
3.2.1　基準算例數值模型　53
3.2.2　天然裂縫與水力裂縫互作用機理　55
3.2.3　不同地質力學及工程因素的影響機理　57
3.3　頁巖氣老井壓裂複雜裂縫的擴展機理　64
3.3.1　現場壓裂設計及施工基本概況　64
3.3.2　基準算例數值模型　65
3.3.3　單簇裂縫擴展影響因素分析及優化　70
3.3.4　多簇裂縫擴展影響因素分析及優化　75
3.4　小結　78
第4章　頁巖氣加密井儲層四維動態地應力模擬方法　80
4.1　基於滲流-應力耦合的動態地應力模型　80
4.1.1　有限差分滲流模型　80
4.1.2　有限元地質力學模型　88
4.1.3　滲流-應力耦合求解　91
4.2　多場耦合四維動態地應力建模方法　94
4.3　天然/水力裂縫離散網絡　98
4.3.1　天然裂縫識別　98
4.3.2　DFN建模　99
4.3.3　裂縫等效滲透率映射　101
4.4　基於真實儲層特性的地質力學建模方法　101
4.4.1　有限元地質力學建模流程　102
4.4.2　地質力學幾何與網格模型　103
4.4.3　地質力學屬性模型　105
4.4.4　非均質性和各向異性表征　106
4.4.5　滲流-應力耦合與程序實現　107
4.5　小結　111
第5章　長期開采過程中頁巖氣儲層四維地應力演化機理　112
5.1　涪陵頁巖氣S1-3H加密井平臺四維地應力演化規律　112
5.1.1　S1-3H加密井儲層概況及地質模型　112
5.1.2　複雜裂縫DFN模型　121
5.1.3　S1-3H平臺四維動態地應力建模　123
5.1.4　地應力演化結果驗證　130
5.1.5　四維動態地應力演化機理　132
5.2　涪陵頁巖氣FL2平臺四維地應力演化機理　141
5.2.1　FL2平臺儲層概況　141
5.2.2　FL2平臺四維動態地應力建模　145
5.2.3　模型驗證　148
5.2.4　結果與討論　149
5.3　四維動態地應力在山西沁水盆地壽陽煤層氣排采中的應用　155
5.3.1　南燕竹A2區塊儲層及布井概況　155
5.3.2　A2區塊四維動態地應力建模　157
5.3.3　15#煤層滲透率應力敏感性測試實驗　162
5.3.4　動態地質力學演化機理　165
5.4　四維動態地應力在陜西鄂爾多斯盆地致密油注采中的應用　172
5.4.1　模型建立與驗證　172
5.4.2　長期注采過程中的動態地質力學演化規律　179
5.4.3　現場應用與評價　184
5.5　小結　188
第6章　頁巖氣藏加密井複雜裂縫擴展機理及參數優化　189
6.1　基於四維地應力演化的加密井複雜裂縫擴展模型　189
6.1.1　基於四維地應力演化的加密井複雜裂縫擴展模擬方法　189
6.1.2　加密井複雜裂縫擴展理論　190
6.1.3　加密井水力壓裂裂縫複雜擴展數值模擬　195
6.1.4　加密井水力壓裂複雜裂縫擴展模擬的驗證　196
6.2　加密井壓裂複雜裂縫擴展機理　196
6.2.1　加密井壓裂複雜裂縫擴展形態　196
6.2.2　地質力學參數對加密井複雜裂縫形態的影響　198
6.2.3　加密井壓裂裂縫擴展的“微地震屏障效應”　200
6.3　頁巖氣藏加密井壓裂施工參數優化　203
6.3.1　射孔簇間距優化　203
6.3.2　每簇壓裂施工液量優化　206
6.3.3　施工工藝組合優化　208
6.4　頁巖氣藏加密井壓裂時機優化　210
6.4.1　頁巖加密井壓裂時機優化模擬方法　210
6.4.2　不同時機加密井複雜裂縫形態　211
6.4.3　不同壓裂時機加密井壓後產能對比　213
6.5　小結　215
第7章　結論　216
參考文獻　218