非均质岩层水力压裂的试验研究与三维数值模拟

应用压裂液闭服环伺服控制微量增压系统和真三轴大尺寸岩石试验机对非均质人造岩样与天然大尺寸岩样的水力裂缝进行模拟，并用声发射仪监测其形态的实时变化，并建立了三维水力裂缝延伸几何形态预测的数学模型；通过直井、斜井和水平井的水力压裂起裂机理研究，建立了新的裂缝起裂力学准则及破裂压力和起裂角的计算方法；通过内压式岩石断裂韧性测度仪的研制。建立了岩石断裂韧性与声波速度关系；在国内外首次建立了围压下地应力的凯塞尔效应方法；在考虑分层地应力、滤失、温度效度、断裂韧性、多级加砂等因素的条件下开发了三维水力压裂数值模拟软件；新理论在渤海、大庆、塔里木和大港等油田得到成功的应用，为水力压裂设计提供了科学依据。