所获奖励：2012年全国优秀博士学位论文提名奖

主要完成人：李玮

主要完成单位：东北石油大学

1.应用分形几何方法分析了储层孔隙介质的微观特征。根据孔隙结构特征的分形模型建立了基于分形特征参数的孔隙介质有效应力模型，并给出有效应力模型的简化式，使之能够适用不同现场情况。该模型定量地描述了孔隙介质结构特征在骨架颗粒和孔隙流体支撑总应力时起到的协调关系，且将孔隙介质的微观参数和宏观统计参数联系在一起。2.基于孔隙介质有效应力的分形模型重新推导了井壁围岩应力状态方程，并进而推导了裸眼完井、射孔完井情况下含有分形参数的压裂起裂判别准则。新模型中引入了描述孔隙介质结构特征的分形参数，为应用分形方法分析储层水力压裂的造缝机理奠定了基础。3.应用分形几何方法分析了储层裂缝介质的分布特征。建立VB.Net & OpenGL三维可视化平台，根据裂缝介质系统的分形分布规律通过确定性离散建模方法，模拟了布达特储层裂缝介质系统三维分布。模拟结果证明，分形方法能很好地描述单一裂缝的随机性和整体裂缝系统的复杂性，是裂缝性储层建模的有效方法。4.应用分形几何方法分析了岩石断裂面的延伸特性。使用分形方法描述裂纹的曲折扩展形态，将分形特征量引入到岩石断裂韧性中，由此建立了基于分形特征参数的Ⅰ型、Ⅱ型和混合型岩石断裂韧性的计算方法。5.应用了模拟水力压裂过程的装置，进行孔隙性储层和裂缝性储层水力压裂模拟实验，根据实验结果分析影响水力压裂造缝机理的因素。实验结果表明，储层中的天然裂缝对水力压裂裂缝的起裂压力和裂缝延伸形态有重要影响。天然裂缝的存在降低了岩石的破裂压力，使压裂裂缝的形态变得更加复杂。6.应用分形方法分析天然裂缝的分布规律，确定孔隙度和渗透率随分形参数的变化关系。由此，根据二维的PKN、KGD模型分析了分形参数对压裂裂缝缝长、缝宽的影响。水力压裂造缝过程是一个岩石断裂过程。多方面的影响因素使这个断裂过程变得复杂。本文的研究明确了不同因素对岩石断裂过程的影响情况，尤其是天然裂缝存在的情况下各影响因素之间的转变。通过本文的研究加深了对水力压裂造缝机理的认识，为进一步分析水力压裂造缝机理和指导现场压裂施工提供了理论指导和技术支持。