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基于熵理论的裂缝扩展规律研究

赵翠玉  
【摘要】:深入了解水力压裂裂缝启裂和扩展规律对于部署井网、制定油气田开发策略以及提高油气田采收率至关重要。目前对裂缝扩展规律的理论研究主要从应力场角度进行分析。然而,岩石内部存在各种缺陷,应力分布极不均匀。运用应力场理论难以准确合理地描述裂缝真实的启裂扩展过程。针对该问题,需要从一个新的理论角度出发对水力压裂裂缝真实形态等问题做更深层次的研究与探索,以弥补现有分析方法存在的不足。熵是表征复杂系统有序度或能量分布均匀性的物理量。在水力压裂裂缝的启裂和扩展过程中,总是伴随着能量的转换和熵变,因此将熵理论引入水力压裂裂缝启裂和扩展分析中是完全可行的。 本文创新性地将熵理论和能量原理引入到分析裂缝启裂和扩展规律的研究中,分析了水力压裂裂缝扩展的影响因素,确定了水力压裂裂缝扩展的熵理论研究方法。将影响水力压裂裂缝扩展的应力因素转化为熵值,在此基础上建立了裂缝启裂熵变方程。并得到了新的水力压裂裂缝启裂准则和启裂模型。从熵的角度给出一种描述裂缝扩展规律的新方法。从微观角度解释了裂缝启裂,扩展和闭合的实质。 本文的研究为解决水力压裂裂缝扩展的工程问题提供了指导,并丰富了水力压裂裂缝扩展的理论研究。


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