页岩气水平井压裂投球暂堵规律数值分析

《页岩气水平井压裂投球暂堵规律数值分析》是一篇关于页岩气开发中关键工艺技术的学术论文，主要研究了在水平井压裂过程中采用投球暂堵技术的规律性问题。该论文通过数值模拟的方法，对投球暂堵过程中的力学行为、裂缝扩展模式以及暂堵效果进行了深入分析，为页岩气开发提供了重要的理论依据和技术支持。

页岩气作为一种非常规天然气资源，具有埋藏深、渗透率低、储层非均质性强等特点，因此在开发过程中需要采用复杂的水力压裂技术来提高产量。其中，水平井压裂是目前广泛应用的一种技术手段，而投球暂堵则是实现多段压裂的关键步骤之一。投球暂堵技术通过向井筒中投放一定数量和尺寸的暂堵球，使其在特定位置堵塞油管，从而改变压裂液的流动路径，实现对不同层段的分段压裂。

该论文的研究背景源于页岩气开发中面临的实际问题，即如何在复杂地质条件下高效、安全地实施多段压裂作业。传统的压裂方法往往存在压裂液分布不均、裂缝扩展难以控制等问题，而投球暂堵技术能够有效解决这些问题。然而，由于投球暂堵过程涉及复杂的流体力学、岩石力学和材料科学等多学科交叉问题，其机理尚不完全清楚，因此需要通过数值模拟进行系统研究。

在论文中，作者首先建立了投球暂堵过程的数学模型，包括流体流动方程、岩石应力应变关系以及暂堵球的运动轨迹方程。然后，利用有限元或有限差分等数值方法对模型进行求解，模拟不同参数条件下暂堵球的运动情况及裂缝扩展行为。通过对模拟结果的分析，作者揭示了投球暂堵过程中影响暂堵效果的关键因素，如暂堵球的尺寸、密度、投放速度以及地层压力、渗透率等。

论文还探讨了投球暂堵对裂缝扩展的影响机制。研究表明，投球暂堵可以有效地引导压裂液流向目标层段，从而增强该层段的裂缝发育程度。同时，暂堵球的存在会对裂缝的扩展方向产生一定的约束作用，使得裂缝更倾向于沿着地层的天然裂缝或薄弱带扩展，提高了压裂效率。

此外，论文还分析了投球暂堵技术在实际应用中可能遇到的问题，如暂堵球卡堵、暂堵失效等，并提出了相应的优化建议。例如，通过调整暂堵球的投放顺序、控制压裂液的注入速度以及优化压裂设计，可以有效提高暂堵的成功率和压裂效果。

总体来看，《页岩气水平井压裂投球暂堵规律数值分析》是一篇具有重要理论价值和实际应用意义的论文。它不仅为页岩气开发中的压裂技术提供了新的思路和方法，也为相关领域的研究者提供了宝贵的参考。随着页岩气资源的进一步开发，投球暂堵技术将在未来的油气勘探与开发中发挥更加重要的作用。