缝洞型碳酸盐岩近井筒裂缝转向模拟研究

缝洞型碳酸盐岩油气储层在非主应力方向上存在许多储集体,水力压裂开采技术产生的压裂缝传统的扩展模式为对称双翼扩展线性裂缝,此方式很难沟通大量存在于非最大主应力方向上的储集体。定向射孔并控制水力裂缝扩展路径是解决此问题的关键。本文通过定向射孔压裂起裂模型判断水力裂缝起裂,最大周向应力准则作为判断裂缝转向扩展的依据,结合顺北某油气田实测参数,利用Abaqus扩展有限元法对射孔方位角、水平地应力差、射孔深度、压裂液排量等影响水力裂缝近井筒转向扩展的因素进行数值模拟。结果表明：射孔方位角、水平地应力差是水力裂缝转向扩展的主要控制因素;射孔深度的影响受水平地应力差的控制;压裂液排量的大小对于水力裂缝转向扩展几乎没有影响。     

超深层走滑断裂带应力场模拟及其开发意义: 以顺北5号断裂带南段为例

为了分析顺北5号断裂带南段应力场平面分布及其开发意义，选取一间房组为研究对象，在岩石力学实验基础上，通过ANSYS软件进行应力场数值模拟，结合地应力驱油理论，对应力场进行了平面分布预测。结果表明：顺北地区一间房组地应力受断裂带控制，最大水平主应力方向为北东-南西向为主，断裂带周围地应力方向变化快，断裂带内最大主应力方向趋向于与断层走向向平行。地应力分布与流体势分布具有一致性，断裂带对应低流体势分布区，为油气有利聚集带。结合一间房组储层发育类型，井轨优化方位根据储层的差异而变化，天然裂缝性储层、基质低渗透性薄储层油气藏水平井的钻井方位应平行于最小主应力方位，基质低渗透性厚储层水平井的钻井方位应与最大主应力方向平行。     

致密储层水力压裂裂缝几何形态地质影响因素及控制方法

水力压裂是致密储层有效开发的主要技术之一,得到油田的广泛应用。水力压裂裂缝几何形态影响因素研究,是致密储层压裂成功的关键,因此,本文以大庆致密储层为例,采用Abaqus有限元软件进行了模拟计算,研究了油藏储隔层最小水平地应力差,弹性模量差,泊松比差和抗拉强度差对裂缝几何形态的影响,研究结果表明：储隔层最小水平地应力差,弹性模量差和抗拉强度差对裂缝的几何形态和扩展有较大的影响;而泊松比差对裂缝几何形态的影响微乎其微。本文通过低温冷却和增加人工隔层等方法对裂缝几何形态的控制分析,为现场压裂施工提供了基础。     

高尚堡油田深层油藏南区现今地应力场预测及应用

通过结合"岩心测试-测井计算-地震属性",构建高尚堡油田深层油藏南区(简称高深南区)三维非均质岩石力学场,并采用地质模型与有限元模型的无缝焊接技术,对高深南区现今地应力的三维空间分布进行研究,提出压裂优势区和压裂优势井段优选的建议。结果表明:高深南区最大水平主应力方向总体为NE-NEE向,地应力数值变化范围大,呈西低东高的分布趋势,并满足垂向主应力最大水平主应力最小水平主应力(SVSHmaxShmin),且Shmin为挤压应力,属于Ia类地应力状态;断层是影响高深南区应力场分布的最主要因素,造成地应力数值和方向在断层附近表现出显著异常,岩石力学参数是引起断块内地应力场差异的重要原因,主要影响地应力的数值,埋深与地应力数值呈较高的线性关系;高深南区部分井的油层段具备较低水平应力差的条件,是形成复杂缝网条件的压裂优势区;地质模型与有限元模型的无缝焊接技术发挥了Petrel软件与Ansys软件的优势,还原了目标区块形态,精细刻画了断层,体现了储层的非均质性,提高了预测精度,为类似复杂断块区地应力精细预测提供了参考,为低渗油藏高效开发提供了理论依据。     

基于三维角点网格模型的现今地应力有限元模拟

设计并实现三维角点网格模型的现今地应力有限元模拟方法。利用角点网格, 建立储层三维精细模型。应用网格转换算法, 将网格转换为对应的三维有限元网格模型, 采用有限元法模拟地应力场的分布。采用网格转换逆向方法, 将模型重新采样至对应的角点网格地质模型, 为后续数值模拟等流程提供数据支持, 从而保证流程的连续性和数据的一致性。通过X工区和Y工区两个油田实例数据, 模拟工区应力场分布。对比分析表明, 模拟值与实测值匹配性较好, 证明了方法的准确性和有效性。     

塔河油田超深裸眼碳酸盐岩储层水力加砂压裂技术研究及应用

塔河油田碳酸盐岩油藏缝洞储集体距离井眼超过120m以上、井层埋深超过6000m以上的超深井储层。针对目前的酸压工艺不能实现有效沟通这类远井缝洞发育带的问题,提出了超深裸眼碳酸盐岩储层水力加砂压裂技术,具体就是综合选井选层、地应力及岩石力学参数模型、压裂液体系筛选、工艺设计研究、裂缝监测与评价等技术的研究及应用,既能形成较长的有效裂缝长度,又能确保裂缝高导流能力,从而达到进一步提高沟通更远处的有效储层的机率,提高储层改造效果目的。     

哈拉哈塘油田走滑断裂带控储成藏规律初探

大型走滑断裂带是哈拉哈塘油田奥陶系缝洞型碳酸盐岩控储成藏的关键因素。哈拉哈塘油田位于塔北隆起西斜坡,走滑断裂断距较小,识别难度大,制约了该油田的勘探开发。从哈拉哈塘油田走滑断裂演化特征出发,形成了以多重滤波为基础的地震资料解释性处理研究方法,精细刻画了走滑断裂带,明确断裂空间展布规律,通过开展走滑断裂带控储机理研究,明确了断裂带对油气的疏导作用,形成以断裂带为中心的断溶体油藏描述技术,建立了哈拉哈塘油田断溶体油藏成藏模式,认为断溶体油藏具有“一体一藏”、连通关系复杂的特点,通过精细缝洞雕刻及叠后裂缝预测,提出了哈拉哈塘油田断溶体油藏的评价方法及潜力方向。     

碳酸盐岩裂缝储层精细建模及其数值模拟

为了有效地进行碳酸盐岩裂缝储层的地震波场数值模拟,提出了一种碳酸盐岩裂缝储层的精细建模技术,该技术包含裂缝发育带位置的准确设定和裂缝发育带物性参数的准确设定两项内容。首先基于三维叠后地震资料的裂缝检测资料和根据地震层位资料建立背景地层模型,建立包含裂缝发育带的碳酸盐岩裂缝储层模型;然后,基于流体因子分析的基质矿物体积模量反演方法,采用Hudson模型准确地计算裂缝发育带的等效物性参数。渤海某区的碳酸盐岩裂缝储层建模的实例表明,提出的碳酸盐岩裂缝储层精细建模技术能准确地建立研究区的裂缝储层模型,其得到的地震波场特征与井旁地震响应特征一致,可以有效地总结研究区裂缝储层的地震波场响应特征;并应用于指导后续的储层预测。     

储层裂缝多参数定量预测及在闵桥油田的应用

运用岩芯观察统计及地应力场有限元数值模拟方法,基于应变能、表面能理论,采用格里菲斯岩石破裂准则,建立古、今裂缝参数计算模型,预测了闵桥油田阜二段低渗透砂岩储层裂缝密度、开度、孔隙度、渗透率等参数。研究发现,闵桥油田阜二段构造裂缝在阜宁晚期古地应力场中产生,在断裂带附近最为发育,走向以北东东向与北西西向为主。现今地应力对裂缝具有改造作用,裂缝参数高值区主要位于构造高部位,工区南部闵35断块裂缝最为发育,裂缝线密度约为1.5条/m,开度约为0.84mm,孔隙度约为0.26%,东西向渗透率约为94.00mD。受裂缝自身发育方向影响,裂缝南北向渗透率最小,低于5.00mD。     

致密储层压裂真三轴物理模拟实验及裂缝延伸规律

通过真三轴物理模拟实验,研究不同逼近角、地应力状态下的含天然裂缝致密储层水力压裂缝延伸规律。以混凝土浇铸的大尺寸试样模拟致密储层;采用声发射仪实时监测试样破裂所发出的声波信号,并反演试样中水力压裂缝延伸形态;基于实验结果推导出涉及参数少和实用性高的水力压裂缝与人工裂缝相交判断准则。自然界的致密储层中广泛分布形态各异的天然裂缝,通过模拟含有天然裂缝的致密储层的水力压裂缝延伸规律更符合油气藏开发实际;有利于优选水力压裂作业参数。实验结果为致密储层水力压裂开采提供了一定的理论支持。     

缝洞型底水油藏油井见水及含水规律实验研究

针对塔河碳酸盐岩缝洞型底水油藏的特点,根据矿场生产的动静态资料,利用相似理论,构建不同缝洞组合的可视化模型,开展物理模拟实验。比较和验证了不同含水上升规律所对应的储集空间类型,揭示了不同含水上升规律的物理本质,为此类油藏的合理开发提供了必要的实验和理论依据。实验证实,碳酸盐岩缝洞型底水油藏油井见水和含水上升规律存在5 种基本形态,而每一种类型都与特定的储集体地质特征、缝洞组合关系、水体能量的大小以及水体与储层的沟通程度密切相关;底水入侵的方式与砂岩油藏有很大区别,底水主要沿大裂缝窜进,溶洞内油水界面缓慢水平抬升,流体流动属于层流,这将简化管流与渗流耦合的数学模型。     

砂砾岩地层三维地应力场研究

以西部某地区砂砾岩储层为研究对象,基于丰富的压裂改造资料、地球物理测井资料,分析深部地层实测地应力的大小与方向,建立了适用于砂砾岩储层的地应力评价模型并计算地应力单井剖面.在此基础上,利用地震构造模型构建合理的三维空间数值模型,以单井地应力为基本约束,利用有限元法对工区现今三维地应力场进行反演.研究结果表明:工区地应力整体处于压应力作用下,表现为西北向东南方向逐渐增大的趋势.受断裂发育及次级构造影响,断裂带内3个主应力显著降低,断裂边缘和端部存在应力激增带.地应力方位整体近E-W,受断裂和局部构造发育的影响,局部地应力方向发生偏转.     

射孔对井眼围岩应力场及破裂压力影响规律

 射孔在一定程度上可以有效地降低地层破裂压力,避免裂缝扭曲和多裂缝的不利现象;射孔参数的改变会导致井壁围岩应力场及破裂压力的改变,进而影响压裂施工和压后产能.加强射孔井井壁围岩应力场的动态演化规律研究,对指导水力压裂施工、井壁稳定性、储层改造等具有重要的意义.利用ABAQUS有限元计算软件建立套管-水泥环-地层的三维数值模型,在考虑流固耦合效应和动态效应的基础上,运用单一变量理论对不同的射孔密度、射孔长度、射孔方位角等射孔参数进行模拟分析,得到井壁围岩应力分布及水力压裂破裂压力的定性认识并给出最优的射孔参数.研究结果可为压裂井射孔工艺技术优化设计提供一定的理论指导.     

基于应力隔夹层划分的特低渗储层剩余油挖潜——以鄂尔多斯盆地白于山地区延长组储层为例

基于鄂尔多斯盆地白于山地区延长组长4+5特低渗储层压裂缝分布规律性不强、预测难度大的问题, 采用传统工程地质方法与特殊测井、常规测井、沉积微相研究相结合的方法, 通过建立油藏三维空间展布的地层岩石力学模型, 开展随井间储层和应力场变化的全缝长压裂数值模拟, 得到较精确的压裂缝全缝长几何形态参数, 据此认为应力隔夹层将作为一种新的开发地质属性对压裂缝纵向延伸和水驱波及范围起主导控制作用, 并提出开发调整措施。研究结果可为提高低渗储层的开发决策效率、提高剩余油采出程度提供科学依据。     

基于导流能力评价实验的复合酸化压裂技术

酸化压裂是碳酸盐岩油气藏增产的主要措施和手段,即使采用较大规模施工,酸蚀缝长一般不超过120 m,而水力压裂技术能够实现大规模造长缝的目的。为此,开展水力压裂与酸携砂压裂相结合的复合酸化压裂技术研究及现场实验,以探索碳酸盐岩增产措施的新工艺技术。实验采用塔里木盆地奥陶系碳酸盐岩岩心,模拟高温高压地层条件,通过测试水力加砂压裂裂缝、酸化压裂酸蚀缝、酸携砂压裂裂缝、水力压裂与酸携砂复合酸压裂缝的短期导流能力,探索评价了碳酸盐岩地层增产改造的新工艺技术,实验结果表明了碳酸盐岩地层实施复合酸化压裂可以实现较好的导流能力。基于导流能力实验评价结果,优化设计了4 口井的复合酸化压裂方案并进行现场施工,增产效果良好,为碳酸盐岩地层实施复合酸化压裂提供了有力的理论支持。     

泵挂深度对注水替油开发效果的影响研究

塔河奥陶系碳酸盐岩油藏属于缝洞型油藏,不同类型的缝洞单元由于储集体规模和水体的发育程度不同造成天然驱动能量具有较大差异,部分油井天然能量严重不足、产量递减快,采收率低。注水替油作为塔河碳酸盐岩油藏一种新型开采方式,已经取得了较好的效果。针对注水替油后期,油水界面上升导致含水上升快的问题,对衰竭式开发、单纯注水替油机抽开发以及采用机抽－深抽开发等不同方式的效果进行对比研究,明确了采用加大泵挂深度可以提高油藏采收率,改善开发效果,从而为矿场实施提供依据。     

基于孔隙弹性力学理论的致密油气藏储层改造体积预测方法

储层改造体积预测对于致密油气藏体积压裂改造效果评估和施工参数优化设计具有重要意义。基于孔隙弹性力学理论和半解析的三维位移不连续法，综合考虑水力裂缝诱导应力，压裂液滤失引起的地层孔隙压力变化及其诱发的孔隙弹性应力的耦合效应，建立水力裂缝干扰模型下的地应力场预测模型，采用最大张应力强度准则和莫尔-库伦强度准则表征天然裂缝的张开与剪切破裂行为，将天然裂缝张开、剪切破裂波及体视为储层改造体，提出了一种预测致密油气藏直井体积压裂储层改造体积的半解析方法。研究结果表明：水力裂缝诱导应力和压裂液滤失引起的孔隙压力和孔隙弹性应力变化导致水力裂缝附近区域内的原始三向地应力发生改变，变化区域呈现椭球状；岩石本体破裂行为仅发生在水力裂缝边缘处的小范围区域内，天然裂缝的张开、剪切破裂才是形成储层改造体积的关键；实际储层改造体积形状近似于椭球体，现阶段现场常用的长方体等效方法并不合理；实例井研究验证了本方法的准确性与工程应用价值，可为致密油气藏体积压裂施工参数优化设计和压后产量预测提供有利的参考。