本书在广泛调研国内外页岩储层水力压裂相关理论与技术的基础上，结合我国海相页岩储层的特殊性，对页岩储层可压性评价、支撑/自支撑裂缝导流能力测试、多段多簇压裂裂缝及施工参数优选、支撑剂输送和铺置优化，以及页岩水相自吸和返排机理等方面的理论和技术最新进展进行全面、系统的阐述。通过对这些内容的系统介绍，可以清晰地透视页岩储层压裂技术的关键，把握页岩压裂的来龙去脉，并展望未来的发展趋势。
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第1章 绪论 1
1.1 全球页岩气资源 1
1.1.1 页岩及页岩气 1
1.1.2 国外主要地区页岩气资源 4
1.1.3 中国页岩气资源 7
1.2 中国南方海相页岩储层特征 10
1.2.1 组分特征 11
1.2.2 物性特征 16
1.2.3 地质力学特征 27
1.2.4 润湿性特征 32
1.2.5 储层流体特征 35
1.3 页岩压裂技术发展历程与理论研究现状 37
1.3.1 页岩压裂技术发展历程 37
1.3.2 页岩压裂理论研究现状 40
参考文献 54
第2章 页岩可压性评价 63
2.1 页岩可压性评价方法 63
2.1.1 可压性与脆性定义 63
2.1.2 目前可压性评价方法局限性 64
2.2 基于矿物组分页岩脆性评价 66
2.2.1 页岩三轴力学破坏实验 66
2.2.2 矿物组分对破裂形态影响 68
2.2.3 矿物组分对脆性影响程度排序 73
2.3 基于力学破坏机制页岩脆性评价 78
2.3.1 页岩脆性断裂特征与机制 78
2.3.2 基于拉张破坏脆性评价 84
2.3.3 全应力应变破坏过程脆性评价 88
2.4 页岩可压性综合评价 94
2.4.1 天然裂缝张开长度计算 94
2.4.2 可压性综合评价 101
2.4.3 可压性评价应用 103
2.5 页岩压裂后裂缝评价 106
2.5.1 远离裂缝直接成像技术 106
2.5.2 直接近井眼裂缝诊断技术 109
2.5.3 间接压裂缝诊断技术 112
2.5.4 压裂缝评价技术对比 116
参考文献 117
第3章 页岩压裂导流能力评价与预测 119
3.1 页岩压裂裂缝支撑模式 119
3.1.1 页岩力学破坏机理 119
3.1.2 页岩压裂缝支撑模式 121
3.2 页岩支撑剂裂缝导流能力评价 123
3.2.1 支撑剂导流能力测试装置 123
3.2.2 支撑剂嵌入测试 126
3.2.3 支撑裂缝导流能力测试 130
3.3 页岩自支撑裂缝导流能力评价 133
3.3.1 自支撑裂缝导流能力实验评价 133
3.3.2 自支撑裂缝导流能力影响因素 136
3.4 页岩自支撑裂缝导流能力预测 140
3.4.1 粗糙错位裂缝形态物理模型 140
3.4.2 粗糙错位裂缝变形数值模型 147
3.4.3 粗糙错位裂缝中流体LBM流动模拟 154
3.4.4 自支撑裂缝导流能力预测 157
参考文献 162
第4章 页岩水平井压裂裂缝参数优化 165
4.1 页岩储层气体赋存及运移机理 165
4.1.1 页岩储层气体赋存特征 165
4.1.2 页岩气多尺度运移机理 167
4.2 页岩气水平井压裂非线性渗流产能模型 186
4.2.1 页岩气储层渗流模型 186
4.2.2 页岩气压裂缝网渗流模型 189
4.2.3 页岩气压裂水平井非线性渗流模型 190
4.3 页岩气压裂水平井产能影响因素 195
4.3.1 模型验证与对比 195
4.3.2 影响因素分析 201
4.4 页岩水平井压裂裂缝参数优化 210
4.4.1 页岩压裂复杂压裂缝表征方法 210
4.4.2 页岩多段压裂裂缝参数优化 212
参考文献 220
第5章 页岩水平井多段多簇压裂扩展模拟 222
5.1 页岩-弱面交互压裂裂缝扩展数学模型 222
5.1.1 Cohesive单元线弹性力学模型 223
5.1.2 裂缝内流体流动模型 223
5.1.3 压裂渗流-应力耦合模型 224
5.1.4 裂缝起裂及扩展准则 225
5.1.5 天然裂缝损伤模型 226
5.2 页岩-弱面交互水力裂缝扩展模拟 229
5.2.1 水力裂缝-天然裂缝交互扩展 229
5.2.2 水力裂缝-弱面交互扩展 233
5.2.3 水力裂缝-天然裂缝-弱面交互扩展 237
5.3 水平井分段多簇压裂裂缝扩展模拟 238
5.3.1 诱导应力场模型 239
5.3.2 流体压力场模型 244
5.3.3 裂缝扩展准则 248
5.3.4 数学模型求解 249
5.4 水平井多段多簇压裂扩展规律及施工参数优化 253
5.4.1 多段多簇压裂裂缝扩展规律 253
5.4.2 多段多簇裂缝扩展均匀性分析 255
5.4.3 多段多簇压裂施工参数优化 257
5.4.4 多段多簇压裂现场应用分析 263
参考文献 268
第6章 页岩储层压裂支撑剂输送实验模拟研究 270
6.1 滑溜水压裂支撑剂输送实验 270
6.1.1 单翼裂缝支撑剂输送实验 270
6.1.2 复杂缝网支撑剂输送实验 274
6.2 通道压裂支撑剂输送实验研究 280
6.2.1 实验装置及条件 281
6.2.2 支撑剂输送铺置形态影响因素 283
6.2.3 通道压裂支撑剂铺置形态 290
6.3 交替泵注压裂支撑剂输送实验研究 292
6.3.1 实验装置及条件 293
6.3.2 正向交替泵注实验研究 294
6.3.3 反向交替泵注实验研究 300
参考文献 301
第7章 页岩储层压裂支撑剂输送数值模拟研究 303
7.1 裂缝网络几何模型 303
7.2 欧拉固液两相流模型 305
7.2.1 控制方程和本构方程 306
7.2.2 k-ε混合物湍流模型 309
7.2.3 边界条件 310
7.2.4 模型求解 311
7.2.5 模型验证 312
7.3 小尺度复杂裂缝支撑剂输送模拟 314
7.3.1 主缝和次缝支撑剂输送和铺置 314
7.3.2 支撑剂输送影响因素 319
7.3.3 复杂裂缝支撑剂输送规律 337
7.4 大尺度复杂裂缝支撑剂输送模拟 344
7.4.1 滑溜水携支撑剂输送规律 344
7.4.2 胶液携支撑剂输送规律 347
7.4.3 页岩储层压裂压裂液优化 351
参考文献 352
第8章 页岩压裂水相自吸机理与返排优化 354
8.1 页岩多重孔隙水相自吸作用 354
8.1.1 页岩多重孔隙特征 354
8.1.2 页岩自吸流动基本特征 359
8.2 页岩多重孔隙水相自吸模型 366
8.2.1 非黏土孔隙分形自吸模型 366
8.2.2 黏土孔隙分形自吸模型 370
8.2.3 页岩多重孔隙分形自吸模型 373
8.2.4 页岩多重孔隙水相自吸规律分析 377
8.3 水相自吸对页岩物性和结构影响 384
8.3.1 物性参数 384
8.3.2 宏观结构 389
8.3.3 微观结构 392
8.3.4 质量变化 400
8.3.5 自吸破坏力学分析 403
8.4 页岩压裂返排率预测与返排参数优化 411
8.4.1 页岩压裂返排率预测模型 411
8.4.2 页岩压裂返排参数优化 414
参考文献 420
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