本書(shū)圍繞非常規(guī)儲(chǔ)層穿層壓裂力學(xué)理論與技術(shù)，對(duì)非常規(guī)儲(chǔ)層層狀構(gòu)造特征、非常規(guī)儲(chǔ)層巖石力學(xué)行為、水力裂縫穿層擴(kuò)展物理模擬、巖性界面特性對(duì)裂縫形態(tài)的影響、巖性漸變區(qū)穿層擴(kuò)展機(jī)理、穿層壓裂設(shè)計(jì)與優(yōu)化等進(jìn)行分門(mén)別類(lèi)地介紹；詳細(xì)闡述穿層壓裂技術(shù)在非常規(guī)儲(chǔ)層勘探與開(kāi)發(fā)中的應(yīng)用適應(yīng)性及改造優(yōu)勢(shì)，為穿層壓裂技術(shù)適用的非常規(guī)儲(chǔ)層條件的優(yōu)選、穿層壓裂設(shè)計(jì)和方案設(shè)計(jì)提供理論、試驗(yàn)基礎(chǔ)和應(yīng)用實(shí)例。

近年來(lái)，新增儲(chǔ)量中60%以上的非常規(guī)油氣屬于多巖性組合的層狀儲(chǔ)層，主要包括層狀頁(yè)巖儲(chǔ)層、煤系產(chǎn)層組地層及頁(yè)巖油儲(chǔ)層。此類(lèi)非常規(guī)儲(chǔ)層通常具有縱向多產(chǎn)層且厚度不均、層內(nèi)與層間強(qiáng)非均質(zhì)、弱結(jié)構(gòu)面發(fā)育等地質(zhì)特征，導(dǎo)致射孔優(yōu)選難、壓裂過(guò)程中縫高控制難、支撐劑易嵌入、壓后單井產(chǎn)量遞減速度快。穿層壓裂技術(shù)是非常規(guī)儲(chǔ)層“多層系、立體式”水平井鉆完井技術(shù)的重要保障，掌握水力裂縫穿層擴(kuò)展機(jī)制對(duì)提高儲(chǔ)層壓裂損傷波及體積有重要意義。在此背景下，筆者及研究團(tuán)隊(duì)基于前期石油工程巖石力學(xué)、水力壓裂方面的研究基礎(chǔ)，建立了層狀儲(chǔ)層壓裂施工參數(shù)優(yōu)化方法，形成了適用于頁(yè)巖油氣、煤層氣等層狀疊合儲(chǔ)層的水力裂縫垂向縫高預(yù)測(cè)技術(shù)，提出了層狀地層立體開(kāi)發(fā)、多段多簇、密切割等方法的效果評(píng)價(jià)體系。

隨著頁(yè)巖氣、頁(yè)巖油、煤層氣等非常規(guī)資源的興起，多巖性組合地層成為石油工程巖石力學(xué)的研究重點(diǎn)。與以往源儲(chǔ)一體的常規(guī)油氣藏相比，該地層具有明顯的垂向非均質(zhì)性，由此給水力壓裂作業(yè)帶來(lái)了新的挑戰(zhàn)。例如頁(yè)巖油儲(chǔ)層，其目標(biāo)層段往往為致密砂巖中夾薄層泥頁(yè)巖，或厚層泥頁(yè)巖夾薄層砂巖，該類(lèi)地層中水力裂縫的延伸必然受到層間應(yīng)力差、層間界面等垂向非均質(zhì)性帶來(lái)的阻礙。如何在此種挑戰(zhàn)下盡可能提高壓裂縫網(wǎng)復(fù)雜程度，實(shí)現(xiàn)人工泄流面積最大化，成為目前石油工程巖石力學(xué)領(lǐng)域亟待解決的關(guān)鍵問(wèn)題。

水力壓裂技術(shù)在非常規(guī)儲(chǔ)層開(kāi)采中具有廣泛的工業(yè)應(yīng)用，裂縫擴(kuò)展形態(tài)的控制是水力壓裂技術(shù)的難點(diǎn)及重點(diǎn)，也是決定壓裂作業(yè)成敗的關(guān)鍵因素。作為一種成熟的工業(yè)方式，水力壓裂技術(shù)已經(jīng)廣泛用于非常規(guī)儲(chǔ)層油氣開(kāi)采過(guò)程。由于儲(chǔ)層巖石壓裂水力裂縫擴(kuò)展是一個(gè)全三維擴(kuò)展過(guò)程，不僅要求在水平面內(nèi)形成復(fù)雜縫網(wǎng)，也期望在縱向上充分延伸以溝通更多的產(chǎn)氣層，獲得最大的儲(chǔ)層改造體積。

試樣6#和試樣7#壓后裂縫形態(tài)

典型裂縫形態(tài)

裂縫系統(tǒng)波及范圍的包絡(luò)面

本書(shū)主要內(nèi)容

第1章

緒論，概述了層狀介質(zhì)中水力裂縫穿層擴(kuò)展的基礎(chǔ)機(jī)理。

第2章

從非常規(guī)儲(chǔ)層層狀構(gòu)造特征入手，重點(diǎn)分析了此類(lèi)儲(chǔ)層縱向上的構(gòu)造差異。

第3章

以巖石力學(xué)行為特征為切入點(diǎn)，主要由巖石力學(xué)試驗(yàn)分析儲(chǔ)層剖面的力學(xué)性質(zhì)。

第4章

重點(diǎn)介紹層狀儲(chǔ)層裂縫穿層擴(kuò)展物理模擬。

第5章

進(jìn)一步以數(shù)值模擬方法分析了巖性界面特性對(duì)裂縫形態(tài)的影響。

第6章

探討了巖性漸變區(qū)對(duì)裂縫縱向擴(kuò)展的影響。

第7章

著眼于工程需要，介紹了穿層擴(kuò)展壓裂設(shè)計(jì)及關(guān)鍵技術(shù)，結(jié)合密切割水力壓裂的工程背景，分析了多裂縫競(jìng)爭(zhēng)擴(kuò)展過(guò)程。

該書(shū)是一本系統(tǒng)介紹非常規(guī)儲(chǔ)層穿層壓裂理論與技術(shù)的書(shū)籍，系統(tǒng)描述了通過(guò)野外考察、室內(nèi)試驗(yàn)、數(shù)值模擬等手段，分析非常規(guī)儲(chǔ)層巖石力學(xué)行為特征，系統(tǒng)研究巖性界面、巖性漸變區(qū)等層狀結(jié)構(gòu)對(duì)水力裂縫穿層擴(kuò)展的影響機(jī)制，明確了多巖性疊置儲(chǔ)層穿層壓裂裂縫擴(kuò)展規(guī)律，揭示了立體開(kāi)發(fā)密切割裂縫群競(jìng)爭(zhēng)非均衡擴(kuò)展的力學(xué)機(jī)理，建立了多巖性組合儲(chǔ)層穿層壓裂優(yōu)化設(shè)計(jì)方法。

本書(shū)對(duì)非常規(guī)儲(chǔ)層穿層壓裂力學(xué)理論與技術(shù)的介紹較全面，可供從事頁(yè)巖油氣、煤層氣等非常規(guī)儲(chǔ)層增產(chǎn)改造技術(shù)的科技人員及院校師生參考使用。

本文摘編自《穿層壓裂力學(xué)理論與技術(shù)》（侯 冰 金 衍 陳 勉 著. 北京：科學(xué)出版社，2025.1）一書(shū)“前言”“緒論”，有刪減修改，標(biāo)題為編者所加。

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