当前课程知识点:Production Engineering > Chapter 8 Hydraulic Fracturing(I) > 8.1 The Fracturing of Reservoir Rock > 8.1.1 Basic Rock Mechanics Parameters
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同学们好
本章开始我们学习
油井增产措施中
非常重要的一项技术
水力压裂
水力压裂是将高于
地层破裂压力的压力液
注入井下
在地层中压开一条高导流的裂缝
从而提高油井导通能力的一项措施
首先我们在本节中
学习基本的岩石力学参数
首先我们先看一下应力
单位面积上的内力我们称为应力
也就是将力比上它作用的面积
我们得到了应力
这是岩石力学里面的一个基本的概念
第二个概念是杨氏模量
杨氏模量它描述的是
固体材料抵抗形变能力的一个物理量
在物体的弹性限度范围内
应力与应变是成正比的
那么应力和应变的比值
我们就称为材料的杨氏模量
我们来看这个示意图
这个固体材料
在受到外力作用的情况之下
比如受到一个压力的作用
它有一个形变
那么这时候的应力与应变
我们做一个比值就得到了
这个材料的杨氏模量
做到一个坐标下
我们看纵坐标是它的应力
横坐标是它的形变
我们得到一个线性的一根直线
这条直线的斜率就是所对应的杨氏模量
我们看到斜率越大
意味着杨氏模量也就越大
而杨氏模量越大
说明这个材料越难被形变
也就是它越坚硬
杨氏模量一般情况之下
在裂缝张开的时候
我们在考虑裂缝宽度大小的时候
会要用到杨氏模量这个物理量
如果越坚硬的岩石张开裂缝
缝宽就要相对小一些
第三个概念叫泊松比
泊松比它代表的是材料在受到单向
受拉或受压的情况之下
横向的应变与轴向应变之间的一个比值
当然是绝对值的比值
泊松比也称为横向的变形系数
它反映的是材料横向变形的一个弹性常数
我们来看这个示意图
如果这个材料受到
一个压应力的作用
那么在轴向上 它有一个压缩
而在横向上 相对应的横向
也就是径向方向 它有一个直径的增加
那么横向的直径增加
和轴对称的长度的压缩
它的比值我们就称为泊松比
一般我们在考虑地应力里面
垂向应力转化为横向应力的时候
要用到这个物理量
最后一个我们介绍一下毕奥特常数
毕奥特常数 也叫做应力系数
它是用来确定孔隙压力
对岩石变形的影响
毕奥特常数是用这个表达式来计算的
用1减去Cr比上Cb
其中Cr是基质岩石骨架的压缩系数
Cb是指的整个岩石整体的一个压缩系数
包括了岩石的骨架
也包括了骨架之间的孔隙
在这样一个式子里面
利用毕奥特常数 可以将孔隙内的压力
能够转化为有效的应力
怎么来理解这样的一个概念
我们来看一下这个示意图
在受到地层的地应力作用
之下的一个储层
储层里面的骨架以及骨架之间的孔隙
在孔隙压力的作用之下
岩石的骨架要有变形
那么这个变形的大小
我们就用Cr 也就是它的压缩系数来表示
如果这个压缩系数越小
也就是岩石的骨架越难被压缩的情况之下
我们看到毕奥特常数
就要比较大
那么这个时候 也就相当于
因为岩石骨架的变形
来抵消孔隙压力的变化
这样的一个趋势就要小很多
那么这样的一个孔隙压力
就更多地被表现为
抵抗地层的地应力的作用
相反的 如果这个Cr比较大
也就是岩石的骨架
比较容易被压缩的情况之下
这时候孔隙压力很多情况之下
就消耗在了岩石骨架的变形上
那么相对来说 体现到外面来
抵抗地应力的作用就要小一些
这就是我们引入毕奥特常数
可以将孔隙压力转化为
抵抗地层地应力的一个应力的状态
以上就是我们介绍的几个
非常重要的岩石力学的参数
在起缝条件和压裂过程当中
我们都会用到这样的一些条件
本节的内容我们就介绍到这里
同学们再见
-1.1 Main Tasks of Production Engineering
--1.1 Main Tasks of Production Engineering
-1.2 Flow in Production System
--1.2 Flow in Production System
-Problems
--Chapter 1 - Problems
-2.1 IPR Curve and Well Productivity
--2.1.1 Single-Phase Oil Inflow Performance Relationships
-2.2 Vogel's IPR and Applications
--2.2.2 Determination of IPR Curves Using Vogel's Equation
--2.2.3 Skin Factor and Flow Efficiency
--2.2.4 Extension of Vogel's Equation for Non-Complete Wells
--2.2.5 Combination Single-Phase Liquid and Two-Phase Flow
-Problems
--Chapter 2--Problems
-3.1 Two-Phase Flow in Wellbore
--3.1.1 Flow Regimes in Vertical Flow
-3.2 Two-Phase Vertical Flow Pressure Gradient Models
--3.2.1 Two-Phase Pressure Gradient Equations
--3.2.2 Predicting Gas-Liquid Flow Regimes Using the Okiszewski Correlation
--3.2.3 Pressure Gradient Calculation Using the Okiszewski Correlation
-3.3 Vertical Lift Performance
--3.3 Vertical Lift Performance
-Problems
--Chapter 3--Problems
-4.1 Nodal Analysis Approach
--4.1.2 Solution Node at Bottom of Well
--4.1.3 Solution Node at Wellhead
-4.2 Flow through Chokes
--4.2.2 Solution Node at Choke
-Problems
--Chapter 4--Problems
-5.1 Principles of Gas Lift
--5.1.2 Initial Kick-off of Gas Lift
-5.2 Gas Lift Valves and Gas Lift Completions
-5.3 Gas Lift Design
--5.3.1 Gas Lift Design for Specific Production Rate
--5.3.2 Gas Lift Design for Specific Injection Rate
--5.3.3 Kick-off Procedure with Unloading Valves
--5.3.4 Design Depths of Unloading Valves
-Problems
--Chapter 5--Problems
-6.1 Introduction of Surface and Downhole Equipment
-6.2 Operating Principle of Sucker Rod Pumps
-6.3 Pumping Unit Kinematics
--6.3.1 Motion of Polished Rod-Simple Harmonic Motion
--6.3.2 Motion of Polished Rod-Crank and Pitman Motion
-6.4 Polished Rod Load
--6.4.3 Peak Polished Rod Load and Minimum Polished Rod Load
-Problems
--Problems for chapter 6: Sucker Rod pumping I
-6.5 Calculation of Counterbalancing, Torque and Power
--6.5.1 Balance of Pumping Unit
--6.5.2 Counterbalancing Calculation
--6.5.3 Torque and Torque Factor
-6.6 Volumetric Efficiency of Pump
--6.6.2 Gas Effect on Pump Performance
--6.6.3 Measures of Enhancing Pump Volumetric Efficiency
-6.7 Design of Pumping System
--6.7.1 Strength Calculation and Design of Sucker Rod Strings
--6.7.2 Design Procedures of Pumping System
-6.8 Analysis of Sucker Rod Pumping Well Conditions
--6.8.1 Acoustic Surveys and Analysis of Annular Liquid Levels
--6.8.2 Introduction of Dynamometer Card
--6.8.3 Typical Dynamometer Cards
-Problems
--Problems: Chapter 6: Sucker Rod Pumping (II)
-7.1 Water Injection System
--7.1.1 Water Resources and Water Treatment
--7.1.2 Introduction of Water Injection System
-7.2 Injectivity Analysis
--7.2.1 Injectivity and Injectivity Index Curves
-7.3 Injection Tubing String
--7.3 Introduction of Injection Tubing Strings
-7.4 Analysis and Application of Injectivity Index Curves
--7.4.1 Analysis of Injectivity Index Curves
--7.4.2 Injection Choke Deployment
-Problems
--Chapter 7--Problems
-8.0 Introduction
-8.1 The Fracturing of Reservoir Rock
--8.1.1 Basic Rock Mechanics Parameters
--8.1.4 Fracture Initiation Conditions
-Problems
--Chapter 8(I)--Problems
-8.2 Fracturing Fluids
--8.2.2 Fluid-Loss Properties of Fracturing Fluids
--8.2.3 Rheological Properties of Fracturing Fluids
-8.3 Proppants
-8.4 Hydraulic Fracturing Design
--8.4.1 Productivity Index of Hydraulic Fracturing Wells
--8.4.2 Fracture Geometry Models
--8.4.3 Design Procedure for Hydraulic Fracturing
-Problems
--Chapter 8(II)--Problems
-9.0 Introduction
-9.1 Carbonate Acidizing
--9.1.1 Mechanism of Carbonate Acidizing
--9.1.2 Effect Factors of Reaction Rate
--9.1.4 Effective Distance of Live Acid
-9.2 Sandstone Acidizing
--9.2.1 Mechanism of Sandstone Acidizing
--9.2.2 Mud Acid Treatment Design
-9.3 Acidizing Treatment Technologies
--9.3.2 Acidizing Treatment Operations
-Problems
--Chapter 9--Problems
-Final Exam