弹性力学理论下的裂缝导流能力计算及其影响因素

本文主要探讨了在油气开采中广泛应用的体积压裂技术背景下，裂缝导流能力的理论计算问题。裂缝导流能力是决定压裂效果的关键因素，它受到地层和支撑剂参数的显著影响。作者首先基于弹性力学中的铅直位移计算公式和赫兹弹性接触理论，构建了一个裂缝宽度计算模型，这个模型考虑了地层的弹性模量和泊松比，这两个参数对裂缝形成和扩展有着重要影响。 接着，作者利用Carman-Kozeny公式进一步建立了一个综合考虑地层闭合压力、支撑剂直径、弹性模量和泊松比的裂缝导流能力计算模型。这种模型的引入填补了现有研究在理论计算裂缝导流能力方面的空白，特别是在处理弹性模量较小、闭合压力较高的复杂地层情况时，能够提供更为精确的预测。 通过对实例的计算分析，研究发现地层闭合压力越小、地层弹性模量和泊松比越大，裂缝导流能力越强；同样，支撑剂的直径越大、铺砂层数越多、支撑剂自身的弹性模量和泊松比越高，也会增强裂缝导流能力。这为实际操作中优化支撑剂选择提供了指导原则：优先考虑增大支撑剂直径和铺砂层数，其次提高支撑剂的弹性模量和泊松比。 该研究成果对于优化压裂设计、提高储层改造效率以及降低施工成本具有重要意义。此外，文中还提及了研究背景，即国家自然科学基金资助的关于煤层气井压裂孔裂隙分形演化与渗流特征的研究项目，以及作者团队的构成，包括高长龙、艾池、张彪和徐乐等人的研究专长和贡献。 总结来说，这篇文章深入探讨了裂缝导流能力的计算方法，并通过实证研究明确了关键参数对裂缝导流能力的影响，为实际的油气开采和储层改造提供了重要的理论支持。