目錄
叢書序
前言
第1章 緒論 1
1.1 頁岩氣開發現狀 1
1.2 頁岩儲層結構特征 1
1.2.1 頁岩微觀孔隙結構研究現狀 1
1.2.2 頁岩多尺度裂縫研究現狀 4
1.3 頁岩儲層結構面發育特征表征方法 7
1.4 頁岩儲層地應力測試及建模方法 8
1.5 頁岩儲層水力壓裂力學機理 9
1.6 頁岩儲層水力壓裂對地應力的擾動規律 10
第2章 頁岩儲層岩石物理特征 12
2.1 頁岩儲層岩石特征測試 12
2.2 頁岩礦物含量測試分析 13
2.2.1 全岩礦物含量測試數據 13
2.2.2 頁岩礦物含量分布 16
2.2.3 黏土礦物組成 17
2.2.4 碳酸鹽岩的礦物組成 19
2.2.5 頁岩礦物脆性指數 19
2.3 TOC含量測試分析 20
2.3.1 TOC含量測試數據 20
2.3.2 TOC含量分布 21
2.3.3 TOC含量與礦物含量的關繫 21
2.4 頁岩岩石力學特性測試分析 22
2.4.1 頁岩岩石力學參數測試 23
2.4.2 岩石力學性質與脆性指數的關繫 23
2.5 頁岩孔滲性測試分析 24
2.5.1 孔隙度測試分析 24
2.5.2 滲透率測試分析 27
第3章 頁岩儲層結構面發育特征 29
3.1 頁岩微觀結構特征 29
3.1.1 頁岩孔隙結構發育特征 29
3.1.2 頁岩微裂縫發育特征 33
3.2 頁岩宏觀結構特征 35
3.2.1 頁岩宏觀裂縫分類 35
3.2.2 頁岩露頭裂縫發育特征 40
3.2.3 頁岩岩心裂縫發育特征 47
第4章 頁岩儲層結構面表征方法 55
4.1 頁岩微觀孔隙結構表征方法 55
4.1.1 基於流體注入實驗的頁岩孔隙結構表征方法 55
4.1.2 基於SEM圖像觀測的頁岩孔隙結構表征方法 67
4.2 頁岩微裂縫表征方法 74
4.2.1 頁岩微裂縫定量化表征指標 74
4.2.2 頁岩微裂縫發育影響因素分析 75
4.2.3 頁岩微裂縫發育程度預測方法 77
4.2.4 頁岩微裂縫發育程度預測 78
4.2.5 微裂縫對頁岩儲層孔滲性的影響 80
4.3 頁岩宏觀裂縫網絡表征方法 81
4.3.1 裂縫網絡表征參數體繫模型 81
4.3.2 體繫參數計算模型 82
4.3.3 體繫參數計算模型驗證 89
4.3.4 應用實例 92
第5章 頁岩儲層裂縫繫統連通性描述與評價方法 95
5.1 基於拓撲結構的岩石裂縫網絡連通性表征方法 95
5.1.1 裂縫網絡拓撲結構的重要性 95
5.1.2 頁岩裂縫網絡分形模型 96
5.1.3 頁岩裂縫網絡節點模型 98
5.1.4 頁岩裂縫網絡數值模型 101
5.1.5 頁岩裂縫網絡連通性影響因素定性分析 102
5.2 頁岩裂縫網絡連通性與滲透性影響因素數值模擬研究 110
5.2.1 頁岩裂縫網絡模型建立 110
5.2.2 頁岩裂縫網絡連通性影響因素定量分析 112
5.2.3 頁岩裂縫網絡滲透性影響因素分析 116
5.2.4 頁岩裂縫網絡連通性與滲透性的預測與驗證 119
5.3 基於岩心裂縫連通性的頁岩儲層裂縫網絡評價方法 121
5.3.1 頁岩裂縫網絡分類 121
5.3.2 連通簇的度量 121
5.3.3 基於岩心裂縫信息的岩體裂縫網絡連通指數估算模型 123
5.3.4 岩體裂縫連通性影響因素分析 129
5.3.5 表征實例 131
第6章 地應力及測試方法 133
6.1 地應力的主要成因 133
6.2 原地應力應力狀態及應力張量 134
6.2.1 原地應力的基本構成 134
6.2.2 地下岩石某點的應力狀態和應力張量 136
6.3 地應力岩心測量方法 138
6.3.1 岩心定向技術 138
6.3.2 聲發射實驗 139
6.3.3 差應變分析實驗 141
6.4 地應力礦場水力壓裂試驗方法 144
6.4.1 基本的假設條件 144
6.4.2 水力壓裂試驗曲線中的有關概念 145
6.4.3 水力壓裂試驗原理 145
6.5 地應力模式 148
6.5.1 地應力計算模式 148
6.5.2 地應力計算模式中參數的確定 152
第7章 地應力場區域建模 155
7.1 地應力反演力學-數學模型 155
7.1.1 應力場-滲流場耦合模型 155
7.1.2 地應力反演三維約束模型 161
7.2 地應力場反演數值模擬方法 161
7.2.1 地應力場模擬方法 161
7.2.2法基本原理 162
7.2.3 初始地應力場回歸分析過程 163
第8章 頁岩儲層水力壓裂力學機理 164
8.1 裂紋近場力學機理 164
8.1.1 應力場的復變函數研究方法 164
8.1.2 應力強度因子的復函數解法 171
8.1.3 裂紋擴展判據 173
8.2 天然裂縫與人工裂縫相互作用機理研究 176
8.2.1 天然裂縫對裂縫起裂方式的影響 176
8.2.2 天然裂縫對人工裂縫延伸趨勢的影響 180
8.2.3 天然裂縫對人工裂縫幾何形態的影響 188
8.3 頁岩氣藏水平井多級壓裂裂縫擴展模型研究 194
8.3.1 水力壓裂裂縫擴展模型 194
8.3.2 多級壓裂儲層體積改造程度的預測 197
8.3.3 模型的影響因素分析 198
8.3.4 現場應用實例分析 200
第9章 頁岩儲層地應力場擾動規律 202
9.1 誘導應力計算模型 202
9.1.1 井筒誘導應力 202
9.1.2 壓裂裂縫誘導應力 203
9.1.3 復合應力場 204
9.2 水平井壓裂裂縫誘導應力主控因素和影響規律 205
9.2.1 單條裂縫誘導應力場 205
9.2.2 裂縫淨壓力對局部應力場的影響 206
9.2.3 裂縫維度參數對局部應力場的影響 209
9.3 天然裂縫與人工裂縫的協同擾動研究 216
9.3.1 天然裂縫的隨機數學描述 216
9.3.2 天然裂縫的隨機數值模擬 218
9.3.3 隨機天然裂縫對應力場的擾動影響 221
9.3.4 天然裂縫與人工裂縫的協同擾動規律 225
參考文獻 228