鄂尔多斯长7致密砂岩储层体积压裂可行性评价

从储层岩石矿物组分、岩石脆性指数、天然裂缝发育状况以及体积压裂所需地应力条件4个方面分析了鄂尔多斯盆地长7致密砂岩储层实施体积压裂的可行性。结果表明:鄂尔多斯长7储层岩石石英质量分数为40.3%,脆性指数为35%~50%;储层微裂缝发育概率在60%左右,裂缝密度为3条/10 m,天然裂缝及水平层理较发育;水平两向主应力差为4~5 MPa,均可满足实现体积压裂复杂形态裂缝扩展的条件。体积压裂井试采效果表明,体积压裂后可形成一定程度复杂缝网。水平井体积压裂技术可成为该储层高效开发的重要措施。     

压裂气藏裂缝扩展和裂缝干扰对水平井产能影响

基于非稳态渗流理论,应用椭圆渗流思想,在压裂气藏基质椭圆流和压裂裂缝高速非达西渗流耦合中,引入裂缝干扰,建立压裂水平井产能预测模型.利用数值求解方法分析椭圆长轴、短轴在气藏开采中的扩展规律,揭示了裂缝的扩展特征.算例计算结果表明:裂缝控制的椭圆长轴、短轴随生产时间逐渐扩展,短轴扩展速度要大于长轴,渗流区逐渐由椭圆转化为圆形;相邻裂缝控制的椭圆流在200 d左右开始相交,发生干扰,并且随着时间的增加,相交面积逐渐增加,干扰加剧,考虑裂缝干扰后,产量递减速度变大,此时,与裂缝导流能力相比,裂缝长度对产量影响更为显著.研究成果对气藏压裂水平井的设计提供了科学依据.     

致密气藏多级压裂水平井生产动态机理分析

为准确预测致密气藏多级压裂水平井在非线性渗流和复杂裂缝下的生产动态特征,通过双重连续介质-离散裂缝耦合模型对原始致密储层和水力压裂裂缝系统流动特征进行刻画并构建综合渗流数学模型,采用非结构三维四面体网格和控制体积-有限元方法建立全隐式数值模型,并通过修正Peaceman方法建立复杂压裂水平井数值井模型,从而获得准确的数值解。开展含水饱和度、应力敏感系数、压裂裂缝压开程度和空间非对称分布等关键参数对X致密气藏某区块压裂水平井生产动态的影响因素分析。研究表明,该模拟方法能准确预测致密气藏压裂水平井生产动态特征,为致密气藏的高效开发提供理论支撑和计算工具。     

页岩气储层水力压裂机理研究

水平井分段压裂技术是现阶段页岩气成功开发的关键技术,并逐渐形成了一系列以实现"体积改造"为目的的页岩气压裂技术,其"体积改造"的理念颠覆了经典水力压裂理论,是现代非常规储层压裂理论发展的基础。到目前为止,页岩气储层水力压裂缝网形成与扩展机理等基础理论还不完善;通过室内大型真三轴水力压裂物理模拟实验,在室内模拟出含裂缝的页岩地层,研究了裂缝性地层水力压裂过程中天然裂缝对水力裂缝扩展的影响;并分析了水力裂缝在该类型地层中的扩展模式及其影响因素。     

致密砂岩气藏水平井段内多缝体积压裂技术的应用及其效果分析

苏里格气田发育河流相致密砂岩、低孔特低渗的物性特点迫切需要新型储层改造技术的应用,以增加压裂裂缝网络的密度及表面积,达到初期高产和长期稳产的目的。探讨了段内多缝体积压裂技术的关键因素,即每条裂缝的规模控制和裂缝间距的控制以及每次投送暂堵剂的数量。然后通过微破裂向量扫描四维裂缝影像的监测手段对压裂裂缝规模进行了监测。同时对比段内多缝压裂井和常规压裂井投产30 d内单位套压降下的产气量,体现出段内多缝体积压裂技术的明显优势。     

致密油藏注水井体积压裂改善注水开发效果技术探讨*

鄂尔多斯盆地致密油藏的开发还处于试验阶段,由于储集层致密,启动压力梯度高,常规注水开发压力传递较慢,有效驱替系统难以建立,加之存在裂缝等优势渗流通道,整体表现出注水不见效,见效即见水的水驱矛盾。应用水驱前缘和示踪剂监测资料,研究了致密油藏开发中的见水特征及原因。改变了以往只在油井压裂开发的经验,优选了一个注水井组,进行注水井体积压裂试验,观察人工压裂后的规律。An83区长7致密油藏,油井为多方向见水,原因是早期地质运行过程中形成的多期裂缝相互叠加,注水井经过体积压裂后,人工裂缝取代天然裂缝成为主要渗流通道,改变了水驱方向,水驱效果得到改善,对油田调整挖潜有重要的指导作用。     

水力压裂过程中水泥环裂缝扩展的数值模拟

射孔后水泥环内产生初始裂缝,压裂过程中裂缝的扩展将为环空窜流的发生提供通道。针对此问题,根据水力压裂流固耦合理论模拟水泥环径向裂缝在体积压裂过程中的扩展过程,分析了套管内压、水泥弹性模量、地层孔隙压力等参数对压裂过程中水泥环裂缝扩展长度的影响规律。结果表明：压裂过程中射孔段水泥环径向裂缝扩展过程主要发生在压裂初期,且缝口与缝尖处的压力差随着压裂的进行逐渐缩小。较高的地层孔隙压力、较低的套管内压与高强度低模量水泥有利于减小水泥环径向裂缝扩展长度,保证水泥环有效封固。本文研究结果可为水平井体积压裂的射孔簇间距与压裂段间距的选取提供参考。     

致密薄互层水力压裂裂缝垂面扩展施工因素数值模拟

中国具有丰富的致密油气藏储量,必将成为中国接替的油气资源。致密油藏开发主要依靠水力压裂技术,对于致密薄互层,施工因素作为可控因素,对于现场施工具有重要意义。因此,本文研究针对鄂尔多斯盆地致密储层,低孔低渗、储层厚度薄等特点,以该地区L井F12地层为例,采用Abaqus有限元软件进行了模拟计算,研究了施工过程中的排量以及压裂液黏度对裂缝垂面扩展规律的影响,并且根据实际情况对模型进行验证,确定了模型和模拟方法的准确性。研究结果表明：压裂液的排量对于裂缝的扩展具有重大影响,排量越大,裂缝的扩展速度越快,裂缝的缝高和缝宽越大;压裂液黏度对裂缝的扩展行为影响微乎其微。并进一步分析发现,针对致密薄互层,仅仅只改变压裂液排量和黏度并不能将裂缝控制在储层内,采用变排量控缝高技术辅以其他控缝高手段能够更好地将裂缝控制在储层内,为现场压裂施工提供了基础。     

砂泥交互储层定向井压裂裂缝穿层扩展真三轴实验研究

对于低渗透砂泥互层储层,为沟通更多砂岩层并增加泄油面积,通常采用斜井结合水力压裂技术进行开发。与直井和水平井相比,斜井中水力裂缝的起裂、转向形态复杂,而近井区域的裂缝复杂程度决定了压裂效果。针对储层中砂泥互层的情况,利用物理模拟实验,研究了砂泥互层中不同钻完井参数及地应力条件下水力裂缝起裂、转向和垂向扩展形态。研究结果表明:方位角和水平应力差对裂缝扩展能力有很大影响,当方位角较大,水平应力差较小时,近井区域裂缝扭曲程度大,数量多,不利于裂缝垂向扩展和施工后期加砂;泥岩层会阻碍裂缝垂向扩展,砂岩层与泥岩层之间应力差越高,阻碍作用越大,裂缝越不容易从砂岩层进入泥岩层。根据实验所得结论,提出了组合及分层压裂的判断依据。     

体积压裂水平井增产潜力及产能影响因素分析

新型压裂改造技术-水平井体积压裂技术的发展进步是成功开发致密油气藏的巨大推动力。体积压裂可使致密储层形成裂缝网络系统,提高单井产量和油藏的可采储量_[1-2]。体积压裂技术对储层进行三维立体的改造,根据裂缝网络的复杂特征,本文提出了数值模拟FNDP模型,建立三维复杂裂缝网络模型,有效的将复杂裂缝网络系统及其渗流规律进行表征,对影响体积压裂水平井产能的5个地质参数进行敏感性分析,并对其增产潜力进行评价。结果表明,体积压裂对储层渗透率较小的致密油藏改造效果显著;次生裂缝导流能力越强,体积压裂的增产潜力越强。研究成果为致密砂岩油藏体积压裂的开发方案设计工作提供一定参考。     

低渗油藏体积压裂井压力特征分析

 体积压裂技术的发展正处于起步阶段,国内多个油田进行了大型水力压裂尝试,其中最典型的是长庆油田实施的分段多簇压裂技术。体积压裂渗流理论发展相比工艺具有滞后性,目前尚未有完善的用于现场指导的渗流理论体系。本研究以矿场体积压裂直井的微地震测试资料为依据,建立了可以描述其渗流规律的数学模型:首先将渗流过程分为油藏到主裂缝的流动和主裂缝内部流动;然后利用达西渗流理论描述主裂缝稳态渗流过程,利用源函数与叠加原理描述油藏渗流过程;最后在主裂缝壁面处进行油藏渗流与主裂缝渗流的耦合。经过数学求解后得到了该模型井底压力的特征曲线,并且分析了各种因素下该特征曲线的变化规律。对该数学模型和数值模型的结果进行比对,证实了该模型的准确性。     

石炭系浅层低压砂岩油藏压裂方式优选

新疆油田J230区块石炭系油藏储层中部深度620 m,地层压力8.6 MPa,平均孔隙度7.26 %,渗透率分布在0.01~96.1 mD之间,平均渗透率1.14 mD,属典型浅层低压砂岩储层。近几年,该区先后进行了水平井多段压裂和体积压裂衰竭式开发试验,提高了油井初期产量,迫切需要对不同压裂方式的长期生产进行预测和评价。论文选取一个典型的裂缝单元,运用数值模拟方法,模拟相同支撑剂用量下常规多段压裂与体积压裂模式的油井生产规律,预测20年油井累计产量与采出程度。研究表明：一定支撑剂用量下,不同渗透率储层对应最优压裂方式,渗透率低于1 mD时体积压裂效果好,渗透率高于1 mD时普通多段压裂效果好；在相同的支撑剂用量下,体积压裂相对于普通多段压裂具有更高的初产优势,但随生产进行,体积压裂的优势逐渐减弱；对于体积压裂,缝网对储层的改造程度和改造面积是决定油井长期生产的主控因素,不同渗透率储层存在最优的裂缝簇数。新疆油田J230区块石炭系油藏建议以常规多段压裂为主,在极低渗透率区局部辅以体积压裂。论文对于西部石炭系浅层低压油藏压裂方式优选有重要的指导意义。     

水平井多段分簇压裂裂缝扩展形态数值模拟

水平井多段分簇压裂技术已成为低渗透油气增产的关键技术,能够大幅度增加储层的泄油面积,最大限度地提高采收率,而射孔簇间的应力干扰是影响水平井多段分簇压裂的关键因素。为了提高储层改造体积,研究簇间裂缝扩展的规律,根据流-固耦合及岩石断裂力学理论,利用ABAQUS扩展有限元法建立水平井多段分簇水力压裂二维模型,并利用数值模拟结果对现场2口井的压裂参数进行优化。数值模拟结果表明:水力裂缝长度、簇间距、水平应力差、压裂次序对水力裂缝形态影响显著;裂缝诱导应力场对裂缝形态影响程度随裂缝长度增加逐渐增强,随簇间距和水平应力差的增大逐渐降低;水力压裂次序可以明显改变诱导应力场分布,合理利用能增加有效裂缝长度。现场压裂参数优化后的2口井产能得到明显提高,证明了数值模型的可行性。     

裂隙性储层压裂缝延伸机理及防治水意义

针对由水力裂缝触发的裂隙性储层涌水、突水等地质问题，首先根据弹性力学原理和断裂力学强度准则，基于储层原生裂缝几何特性和压裂液渗流规律，建立了垂直井工况下的起裂压力计算模型;其次考虑煤储层的损伤本构关系，将Dougill损伤因子与起裂压力公式相结合，进一步建立了延伸压力的计算模型;应用经典的PKN模型以及裂缝内净压力的非线性压降规律，建立了改进的压裂缝扩展延伸模型.该模型揭示了裂缝性储层压裂长度L与压裂时间t之间的非线性关系，显示出压裂缝的延伸距离随时间的增加而增长，但前期增长较快，后期基本趋于稳定.豫北焦作恩村区块三口试验井的计算结果，与邻区位村区块微地震实测资料契合度较高，从而验证了理论模型的正确性，为现场压裂参数控制以及防治压裂缝突水提供了可靠的技术支撑.     

水平裂缝井压后产量影响因素分析

针对目前对水平裂缝井产量的影响因素认识不够充分和增产效果评价不够完善,对水平裂缝井产量的影响因素和增产效果评价进行了深入的研究。结合油藏工程理论和数值模拟技术,考虑裂缝导流能力随时间的变化和地层弹性膨胀能等因素对压后产量的影响,以水平裂缝井在生产过程中的渗流特性为理论前提,采用二维柱坐标模型,建立了含水油藏水平裂缝井中油藏-裂缝系统的压力方程和饱和度方程,采用有限差分法对压力方程和饱和度方程进行差分离散求解。实例计算表明：建立的水平裂缝井压后产能预测模型,可以分析影响水平裂缝井产量的地层因素和裂缝因素,计算压后增产效果。对于优化浅层油气藏压裂设计方案具有一定的指导意义。     

考虑滑脱效应的致密气井压裂效果评价方法

 提出一套适用于致密砂岩压裂气井的裂缝半长及滑脱因子确定新方法.首先对传统的线性流分析进行了误差分析,并通过引入新的拟参数,对相应的关系式进行了修正,从而充分考虑气体物性变化及滑脱效应对动态反演过程的影响,进一步结合迭代思想,最终给出了裂缝半长及滑脱因子的确定流程.基于理论及实践应用研究表明,新的校正方法和流程可有效控制传统方法所造成的压裂效果评价误差,可为存在滑脱效应的致密砂岩气井动态反演研究提供参考.     

天然裂缝性储层压裂液滤失研究

裂缝性储层压裂液滤失对裂缝的几何尺寸、支撑剂的分布都有较大的影响。现有裂缝性储层压裂液滤失模型都对天然裂缝进行了简化处理,认为天然裂缝对基质均匀切割,这与实际不符,不能准确反映裂缝分布的非均质性对压裂液滤失的影响。基于储层裂缝统计资料,应用概率统计、随机理论、Monte–Carlo 等方法,建立储层二维离散裂缝网络模型,并借助等效渗透率张量原理将裂缝性介质转化为均质各向异性连续介质,建立了基于渗透率张量的裂缝性储层压裂液滤失数学模型。计算结果表明,天然裂缝分布及其与水力裂缝的位置关系的不同使得沿裂缝长度方向,滤失速度变化较大,若天然裂缝与水力裂缝连通,则压裂液滤失主要发生在连通处,文中模拟了天然裂缝和人工裂缝存在三处连通的情况,这三处的滤失量占裂缝总滤失量的45% 以上,建议对天然裂缝进行封堵。     

重庆合川地区须二段岩石断裂韧度

探讨重庆合川地区上三叠统须家河组第二段储层岩石在水力压裂过程中的裂纹扩展特性。通过50 kN电子伺服试验机及“人”字形切槽巴西圆盘试件对须二段致密砂岩进行断裂韧度实验研究,获得Ⅰ型及Ⅱ型断裂韧度的数据,并对断裂韧度的特征及其与岩石力学参数的关系进行分析。结果表明须二段砂岩轴向和径向上的Ⅰ型断裂韧度都小于Ⅱ型断裂韧度。随着砂岩粒度的增大,Ⅰ型和Ⅱ型断裂韧度都逐渐减小,且与弹性模量、抗压强度、抗张强度及内聚力呈现较强的正相关性。Ⅰ型张开型的裂缝扩展特征和贯通程度要比Ⅱ型滑开型的简单且破坏较弱,若岩样中含有纹层等弱的岩石力学结构面,岩样的裂纹扩展样式更加复杂,断裂韧度测试值也相应地减小。合川地区须二段砂岩在纵向上进行压裂作业时,更容易在纵向上形成延伸较远的纵张裂缝。     

基于流-固耦合的压裂裂缝形态影响因素分析

压裂裂缝形态易受储层物性、地应力、施工参数及压裂液黏度的影响.基于多孔介质流-固耦合的基本方程,根据损伤力学基本理论,利用cohesive黏结单元模拟压裂过程中裂缝起裂、扩展造成的损伤,以此建立水力压裂垂直裂缝扩展的三维有限元模型.模型可以对垂直缝扩展进行动态模拟,定量描述压裂过程中裂缝长度、高度、宽度.通过模拟发现:①储隔层弹性模量差值较小、施工排量过大、储隔层最小水平主应力差值较小均可能造成泥岩穿层,裂缝长度急剧下降,严重影响压裂效率;②渗透率对裂缝长度的影响最大,高弹性模量、低渗透的储层容易造长缝,但是高弹性模量、高渗透或高滤失的储层裂缝长度较短;③弹性模量对裂缝宽度的影响最大.