期刊,工程地质学报 2024年卷4期_国家学术搜索

期刊信息/Journal information

工程地质学报

中国科学院地质与地球物理研究所

主办单位：中国科学院地质与地球物理研究所

主　　编：王思敬

出版周期：双月刊

国际刊号：1004-9665

电子邮箱：gcdz@mail.igcas.ac.cn

电　　话：010-82998121；82998124

邮政编码：100029

地　　址：北京北土城西路19号中国科学院地质与地球物理研究所

工程地质学报/Journal Journal of Engineering GeologyCSCD北大核心CSTPCD

查看更多>>本刊是我国工程地质学科综合性的高级学术期刊。1993年批准创刊发行，现为季刊，16开本，每期96页，国内外公开发行。《工程地质学报》办刊宗旨是加强学术交流，促进工程地质科学的理论，应用和技术的发展，使工程地质学科更好地为国民经济建设服务。《工程地质学报》着重于理论研究和工程实践的结合。学报主要介绍当前规划、设计和在建国家重点工程的工程地质和地质环境实例及其论证；讨论理论进展和方法创新；讨论在土木、水电、铁路、公路、及矿山建设、城乡规划、地质环境和灾害治理，以及能源和工业采掘等方面的新技术和经营、适用于科研工作者、高校师生和专业工程技术人员参阅。《工程地质学报》由中国科学院地质与地球物理研究所主办，由工程地质力学重点研究室实验室、协同中国地质学会工程地质专业委员会及国际工程地质学会中国国家小组编辑。由中国工程院院士、国际工程地质学会副主席王思敬教授任主编的编委会由国内外知名的工程地质学家和工程师构成。

正式出版

收录年代

裂缝性页岩气储层三维多簇水力裂缝竞争扩展数值模拟

黄刘科廖兴川陈朝伟谭鹏...

1292-1300页

查看更多>>摘要：页岩气水平井多簇水力裂缝延伸效率是影响压裂效果的关键,现场监测发现大量射孔簇无法进液、多簇非均匀起裂扩展问题突出,深入认识三维空间中天然裂缝对多簇水力裂缝竞争扩展的影响规律具有重要意义.为此,基于离散格子方法建立三维全耦合随机裂缝性页岩储层三簇压裂数值模型,精细刻画多簇水力裂缝竞争起裂、扩展以及天然裂缝相互作用的全过程演化规律,研究地应力差、簇间距、压裂液黏度及排量等参数影响下多簇水力裂缝扩展行为,提出多簇延伸效率的施工对策.结果表明:水力裂缝与天然裂缝相遇时表现为穿透、转向、分叉等单一或多种复合模式;天然裂缝网络会加剧多簇裂缝竞争扩展时的应力阴影效应,中间受到抑制的射孔簇容易沿天然裂缝转向或者分叉并与其他射孔簇发生融合,降低整体改造面积;地应力差越小、簇间距越小,缝间应力干扰越明显,裂缝延伸规模越小;增大压裂液黏度或排量,中间簇水力裂缝受应力干扰程度减弱,延伸距离更远,建议现场在前置液阶段适当提高压裂液黏度、在主压裂阶段增大排量,以提高多簇水力裂缝的延伸效率.研究成果可为页岩气储层射孔分段以及压裂参数优化设计提供指导.

关键词：

水力压裂深层页岩三维离散格子法天然裂缝网络缝间干扰

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万方数据
维普

页岩的超临界二氧化碳压裂机理及其优势分析

张义祥林冲赫建明李晓...

1301-1308页

查看更多>>摘要：超临界二氧化碳(SC-CO2)压裂是一种新型的无水压裂技术,对页岩储层的保护及改造效果的提升都具有重要意义.本文基于一系列页岩压裂试验结果,总结了页岩的超临界二氧化碳压裂特点,分析了二氧化碳黏度性质及相变过程中的能量变化对压裂的影响,揭示了超临界二氧化碳压裂页岩的机理,并与常规的水力压裂技术进行对比,阐明超临界二氧化碳压裂技术的优势.研究表明,超临界二氧化碳压裂页岩的破裂压力比水力压裂小,形成的页岩裂缝具有"单向扩展时宽度大,分散扩展时密度高"的特点,并且具有绿色发展的优势.研究结果对于深入了解超临界二氧化碳压裂页岩的机理和优势具有重要意义,为页岩储层的压裂改造实现绿色发展提供参考.

关键词：

超临界二氧化碳页岩水力压裂裂缝扩展

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万方数据
维普

层理面遇天然裂隙的页岩储层水力裂缝网络复杂性研究

刘先珊钱磊李满潘玉华...

1309-1321页

查看更多>>摘要：水力压裂形成复杂裂缝网络是页岩气高效开发的前提条件,其中层理面和天然裂隙的空间展布直接影响着水力裂缝扩展过程及其裂缝网络形成的复杂性.论文结合软件COMSOL Multiphysics和MATLAB,考虑页岩储层非均质性建立渗流-应力-损伤耦合模型,引入基于盒数法的网格覆盖法测定其复杂裂缝网络的分形维数,评价数值模拟的压裂效果,揭示层理面与天然裂隙共同作用的水力裂缝网络复杂性.研究结果表明:(1)层理抗拉强度和角度对水力裂缝网络复杂程度的影响显著,表现为抗拉强度较低或较高时,都不易形成复杂的水力裂缝网络;而较大角度层理的页岩储层更易形成复杂的水力裂缝网络.(2)天然裂隙抗拉强度较低时,容易被激活并诱发水力裂缝的扩展路径改变,增大裂缝网络的分形维数及复杂性.特别是天然裂隙与最大主应力方向的夹角较大时,显著改变水力裂缝的扩展路径,形成分形维数较高的更复杂的裂缝网络.(3)大小适中的应力比更易形成复杂的裂缝网络,论文提出的应力比1.5时,形成的裂缝网络分形维数最大,其复杂程度最高.其研究成果可为页岩储层水力压裂效果评价及压裂技术优化提供科学依据.

关键词：

页岩储层分形维数层理面天然裂隙

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万方数据
维普

不同射孔角度对页岩压裂效果的影响

赵岩崔振东彭瑞东韩伟歌...

1322-1333页

查看更多>>摘要：水力压裂是非常规油气开采的关键技术.在进行水力压裂的过程中,水力裂缝和天然裂隙相互作用形成复杂缝网是非常规油气高效开采的前提,而射孔方案设计对缝网的复杂程度有着重要影响.为了更深入研究压裂缝网的演化机理,模拟真实节理裂隙岩体在水力压裂中的裂缝扩展过程,从而科学、合理地优化射孔方案,本文采用全局嵌入cohesive单元的方法,利用Python进行二次开发创建DFN离散裂隙网络,建立了考虑离散裂隙网络的岩体天然裂隙模型,同时设置相同条件下不考虑DFN离散裂隙网络的模型进行对比,研究不同角度射孔方案对压裂效果的影响.通过MATLAB编程提取加载过程中的声发射定位图和声发射能量数据,对裂纹破裂机理和扩展过程进行了进一步分析.结果表明:天然裂缝的活化受射孔间产生的应力阴影、射孔与天然裂缝的角度影响;查明页岩的天然裂缝分布规律,设法提高射孔与天然裂缝的角度,使水力裂缝更容易与天然裂缝沟通并沿着天然裂缝扩展,从而形成复杂缝网.

关键词：

ABAQUS随机裂隙网络应力阴影声发射入射角度

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万方数据
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不同渗透率储层超临界CO2改造模拟研究

孙景行孙晓冬郭东明李守定...

1334-1346页

查看更多>>摘要：水力压裂是非常规能源开发中的一种高效储层改造方法,近年来超临界二氧化碳(S-CO2)被认为是一种很有前景的压裂液,相比于水基压裂液由于其具有更高的压裂能力而备受关注.但在基质渗透率(RMP)相对较高的储层岩石中,将超临界二氧化碳用于压裂会出现较高的滤失.本文通过离散裂缝网络(DFN)方法对考虑天然裂缝系统的不同储层进行了模拟,对用水压裂(WF)和用S-CO2压裂(SCF)在不同岩石基质渗透率储层中的适用性及压裂能力进行了模拟研究.与常用的水基压裂液相比,在等同条件下S-CO2的黏度和密度较低,更容易使储层岩石破裂并生成更为复杂的裂缝网络.但是在岩石基质渗透率相对较高的储层中,裂缝不断扩展会导致S-CO2滤失量的不断加剧,严重影响裂缝流体压力的提升,并进一步影响到裂缝的扩展.数值模拟结果也呈现了压裂期间裂缝长度增长趋势出现近水平发展拐点,而这一现象恰恰反映流体滤失对裂缝扩展的影响.在这种情况下继续提高压裂液注入速度可以缩短压裂时间,从而有效降低滤失对压裂的影响.计算结果清楚地表明了岩石基质渗透率的重要性,这一结果可以直接用于S-CO2压裂适用性及生产能力的理论指导.

关键词：

超临界二氧化碳储层压裂岩石基质渗透率压裂液滤失位移间断边界元方法

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万方数据

陆相页岩的超临界CO2压裂破裂特征及增渗机制研究

张义祥赫建明王泽华吕杰堂...

1347-1354页

查看更多>>摘要：水力压裂技术可有效实现页岩储层的压裂改造,提高储层渗透性,增加页岩油气的产量.与传统的水基压裂液相比,超临界二氧化碳作为一种无水压裂液,能有效保护储层,防止黏土等水敏性物质的损害,在我国广泛分布的陆相页岩储层压裂改造时可发挥重要作用.为研究陆相沉积页岩在超临界二氧化碳压裂液作用下的破裂特征和渗透率增加机制,本研究以鄂尔多斯盆地延长组页岩为研究对象,开展地应力模拟条件下的页岩在不同流速下的超临界二氧化碳压裂试验,并基于CT扫描重构技术,获取压裂后陆相沉积页岩三维裂缝的分布、裂缝体积及裂缝宽度等特点.研究表明:随着超临界二氧化碳压裂液流速的增大,岩石的破裂压力越大,两者呈现近似指数关系,压裂后页岩裂缝的平均宽度也增大,更加有利于气体运移.在充分考虑压裂后陆相页岩裂缝形成的宽度、贯通程度和扩展路径等条件,对压裂后陆相页岩渗透率的提高水平进行了定量评价,计算可得经超临界二氧化碳压裂后陆相页岩压裂缝近区渗透率可提高约105～106数量级.研究结果可为我国陆相页岩储层的超临界二氧化碳压裂改造模拟研究及施工设计等提供参考.

关键词：

超临界二氧化碳陆相页岩水力压裂裂缝扩展

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万方数据

海域天然气水合物储层的多场耦合模式及研究进展

李彦龙吴能友王宏斌纪云开...

1355-1366页

查看更多>>摘要：海域天然气水合物是重要的清洁能源,实现其安全高效开采战略意义重大.受海域天然气水合物储层非成岩、弱固结、埋藏浅等特征的影响,水合物开采过程中储层处于强烈的多场耦合状态.复杂的多场耦合行为给开采产能和安全风险演化规律预测及其调控方案的制定均带来了巨大挑战.本文围绕南海天然气水合物储层特征并结合降压法开采工程需求,论证了在多场耦合行为分析中考虑固相传质过程的必要性和重要性,提出将传统热(T)-流(H)-固(M)-化(C)四场耦合升级为热(T)-流(H)-固(M)-化(C)-砂(S)五场耦合的新模式,并概述了实现多场耦合行为模拟的基本方法.在此基础上,分别综述了目前在水合物储层流体传质行为、固相传质行为、传热行为、力学变形行为等方面的主要研究进展,梳理了目前天然气水合物开采储层多场耦合基础研究领域的主要瓶颈与发展方向.可为海域天然气水合物开采工程-地质-环境一体化调控实践提供有益的参考.

关键词：

天然气水合物多场耦合传热传质泥砂输运多相渗流

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中低熟页岩油原位转化开采多相多组分演化的数值模拟研究

张召彬谢卓然李宇轩李守定...

1367-1380页

查看更多>>摘要：中低熟页岩油在我国资源量丰富,具有重要的开采价值.目前应用于中低熟页岩油开采的技术中,原位转化技术具有独特的优势,是未来中低熟页岩油开采重要的发展方向.在前人实验室实验和数值模拟计算的基础上,本文利用自主开发的新型多相流数值模拟器,针对布设的井网中具有代表性的区域建立地质模型,通过精细刻画原位转化过程中井周各相各组分的演化过程,进行定性与定量化的分析.模拟结果表明,原位转化中各组分的演化过程受到组分自身黏性、分解反应的临界温度、井间干扰等因素的影响.临界温度的差异与井间干扰会造成加热井周中组分的分层以及富集区的产生,黏性影响对应组分的生产量.本文基于新的数值模拟方法针对中低熟页岩油原位转化中各组分的演化过程进行定性、定量化研究,以期验证原位转化技术的可行性,并为实际的生产提供参考.

关键词：

中低熟页岩油原位转化多相流耦合数值模拟

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页岩储层压裂流固耦合数值模拟及裂缝扩展研究进展

胡彦智李晓张召彬李守定...

1381-1396页

查看更多>>摘要：页岩储层岩体结构复杂,天然裂缝网络发育,储层压裂改造过程中大量天然裂缝激活,形成复杂的水力裂缝网络,大幅增加储层渗流能力.因此,储层压裂改造技术是实现页岩油气商业开发的关键技术之一.页岩储层压裂涉及到多个物理过程的相互作用及大量裂缝的动态拓展,是一个典型的流固耦合力学问题.其中:数值模拟是研究压裂裂缝扩展机制、缝网动态演化过程及压裂优化设计的重要手段之一,是近些年油气开发领域的研究热点.针对该问题,本文首先分析了页岩储层压裂的特点及主要流固耦合力学过程,并对主流数值模拟方法的特点进行了总结;其次,从复杂压裂缝网动态演化模拟和储层尺度压裂模拟两个角度对近些年取得的主要进展进行了总结;最后,依据压裂模拟的研究现状及实际工程需求,对页岩储层压裂数值模拟的发展趋势进行了展望.

关键词：

页岩储层压裂裂缝网络流固耦合数值模拟

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深层地热能丛式多分支U型井采热技术及传热算法

李守定张苏鹏徐涛张召彬...

1397-1411页

查看更多>>摘要：深层地热能是一种分布广、资源量大具有发展前景的可再生新能源,当前的主要开采方法有增强型地热系统(EGS)、环绕式井筒换热系统(AGS)、断层带流体循环开采和同轴套管开采法,但存在采热功率不稳定、地震风险高和采热效率低等难题.针对当前深层地热开采技术面临的瓶颈问题,本文以开采过程只有能量交换而没有物质交换为原则,以深层干热岩地热规模化可持续稳定开发为目标,提出了深层地热能丛式多分支U型井采热方法(UMW-DGS)及关键技术,在此基础上建立了井筒轴对称热传导模型,以青海共和盆地恰卜恰深部干热岩储层为背景,提出了高温高压岩石热导率测试新方法,计算了在定井径条件下井周温度场和采热功率的时空演化规律,分析了温度差、热导率和井径等3个敏感因素对采热功率的影响.此外,针对UMW-DGS定解问题,研发了基于有限体积法(FVM)的三维热流固耦合数值算法,研究了 UMW-DGS单水平井段换热效率和在不同泵注量条件下温度场时空演化.通过分析不同流量的有效换热量、换热时长和功率发现:泵注流量的增加会导致有效换热能量和有效换热时长的降低,并且使有效换热功率先增加后减少.研究结果表明,深层地热能开发需要在平衡换热温度和功率的条件下设计注入排量,从而得到最优的换热效果.

关键词：

深层地热丛式多分支U型井高温高压岩石热导率储层-工质流固耦合热传导算法

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