体积压裂裂缝分布扩展规律及压裂效果分析—以鄂尔多斯盆地苏53区块为例

体积压裂技术为致密砂岩气藏大规模经济有效开发提供了新的途径。为了分析裂缝在体积改造中的分布和扩展规律,基于鄂尔多斯盆地苏53区块储层特征和渗流-应力耦合理论,采用RFPA-flow软件建立了储集层砂岩体的流固耦合模型,模拟分析了引导裂纹、天然裂缝、围压对体积压裂中裂缝扩展的影响。然后通过对比区块内体积压裂井、普通压裂井和未压裂井的实施效果,体现出体积压裂在致密砂岩气藏开发中的明显优势。     

致密碳酸盐岩气藏转向酸酸压技术研究

在分析大牛地气田低渗致密碳酸盐岩储层地质特征的基础上,针对储层改造现状和改造难点提出了转向酸酸压技术。从理论和实验两方面分析了转向酸体系的转向机理,通过流变性能、酸岩反应动力学、转向性能及破胶性能实验分析了转向酸体系的综合性能,最后在A 井试验应用了转向酸酸压工艺,取得了大牛地气田碳酸盐岩储层勘探开发的突破。     

致密碎屑岩裂缝性储层预测方法综述

 致密碎屑岩裂缝性油气藏储量在低渗透储层总储量中占很大比例。致密碎屑岩裂缝性储层成为油气勘探开发研究的重要对象。当前,致密碎屑岩裂缝性油气藏勘探开发的最大难点在于如何对储层裂缝的发育程度和分布范围进行预测。准确进行裂缝预测对致密碎屑岩裂缝性储层的油气开发具有重要意义。本文对致密碎屑岩裂缝预测的方法进行了系统分析,从地质分析法、曲率法及构造应力场模拟、地震裂缝识别技术、测井裂缝识别技术和生产动态分析法5个方面对当前致密碎屑岩裂缝预测的主要研究方法现状进行了详细阐述,简要描述了各种方法的优缺点和应用条件;结合当前科学技术总体进展,指出致密碎屑岩裂缝预测研究的两个方面的发展趋势：单一的裂缝预测技术需要不断创新、综合多种方法各自的优势进行系统预测。     

致密砂岩储层网缝波及宽度计算研究

致密砂岩气藏开采成功的关键因素在于大规模水力压裂技术和水平井开发技术,水平井分段大规模压裂是二者的完美结合;然而现场施工过程中,如何分段压裂是困扰现场工程师的一大难题。通过建立压裂缝张开诱导应力场、注入流体诱导应力场等局部地应力扰动数学模型,确定计算了网缝波及宽度与最大最小水平主应力差之间的关系,从而指导现场的水平井分段压裂施工。建立的数学模型在肇源南地区进行了现场应用,现场微地震监测结果与数值计算结果较为吻合,验证了本模型的准确性。研究对现场致密砂岩气藏水平井分段压裂有一定的技术指导,为大规模提高致密砂岩气藏单井产能奠定了理论基础,具有较高的经济价值和社会效益。     

超致密裂缝性储层地震预测方法研究——以川西新场气田须二气藏勘探为例

川西深层须家河组油气成藏地质条件十分复杂,气藏具有超深、超低孔渗、超高压、超致密等特征.有效储层预测、裂缝预测、含气性检测成为须家河组地震勘探面临的三大主要难题.近年来,以宽方位、大偏移、三分量三维地震资料为主,多学科协同,深入研究多波属性含气地震响应特征等,通过P波叠前纵、横波联合反演、PP波和PS波叠后联合反演、P波方位各向异性检测、横波分裂裂缝检测等方法技术的应用,较好解决了须家河组超致密裂缝性储层预测和裂缝检测等问题,充分利用地震资料信息,取得了一系列油气勘探开发的重大进展.     

提高均质致密碳酸盐岩储层酸蚀裂缝导流能力效果研究

均质致密碳酸盐岩储层岩心经酸刻蚀后主要形成均匀刻蚀形态,裂缝主要通过少量凸起点支撑,岩性较软或在储层闭合应力时支撑点容易破碎或嵌入裂缝壁面使得裂缝大部分闭合,无法形成有效的自支撑渗流通道。通过向酸蚀裂缝内加入一定量的支撑剂能有效提高酸蚀裂缝导流能力。深入研究支撑剂粒径、铺砂浓度以及闭合应力等因素对酸蚀裂缝导流能力的改善情况。结果表明:自支撑裂缝随闭合压力增大下降迅速,在34.5 MPa时的导流能力已不足初始闭合压力下的2%,难以在储层闭合压力下有效保持,达不到长期增产的目的。增加额外支撑点的酸蚀裂缝,其导流能力在储层闭合压力下是自支撑裂缝导流能力的3~7倍。大粒径支撑剂能提供更高的裂缝导流能力,在酸压允许的情况下尽量选用大粒径支撑剂。现场对PG4井进行了加砂酸压改造技术,获得了6.314×104m3/d的产量,证实了均质致密碳酸盐岩储层酸压改造中提供额外裂缝支撑剂的必要性。     

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。     

致密砂岩气藏水驱动态采收率及水膜厚度研究

储层水饱和度和采收率是油气藏勘探和开发的重要参数。采用半渗透隔板法测定ＺＢＸＲ气藏储层平均束缚水饱和度为２６％ ，应用理论公式计算其束缚水膜厚度为０．０４３ μｍ 。实验模拟水驱基质岩块的最终采出程度为４５％ 左右，相应的水膜厚度为０．１１９ μｍ 。为提高裂缝性致密气藏的最终采收率，则要控制水沿裂缝侵入以封闭基质中的天然气     

白节滩气田缝洞系统开发动态及气水关系分析

四川盆地下二叠统茅口组气藏为裂缝——溶洞型碳酸盐岩有水气藏,碳酸盐岩基质极其致密,裂缝溶洞空间分布及其气水关系具有高度非均质性．通过对白节滩气田各缝洞系统开发动态及气水关系的分析,阐明了储层非均质性是导致缝洞系统内气水关系复杂的主要原因,对见水井常采用排水找气的方式进行开采,以提高气藏的采收率．同时对其他类似碳酸盐岩缝洞型有水气藏的开发具有一定参考价值．     

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。     

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。     

钻井液在致密砂岩中裂缝的侵入深度模型

克深井区储层的孔隙结构与裂缝特征造成钻井过程中钻井液大量漏失,其中的固相颗粒会堵塞裂缝,使得部分生产井在完井后产量偏低甚至无产量,现场主要是通过酸压来解决这类问题。对于裂缝性气藏的酸压而言,需要知道钻井液在裂缝中的侵入深度变化,以便于设计施工参数,评价酸压效果。针对这一问题,根据牛顿流体在裂缝中的流动机理,裂缝宽度的变化以及裂缝壁面的滤失等,建立了钻井液在单一裂缝中的漏失动力模型,根据裂缝内钻井液压力的分布来定量描述钻井液的侵入深度,考虑并分析了该模型的侵入深度与侵入时间,压差和裂缝宽度之间的相互关系。最后,利用该模型计算了克深井区获得增产效果的酸压井中钻井液的侵入深度和酸液的侵入深度,通过增产井中二者之间的关系,从而间接证明了该模型。     

川东深层致密砂岩储层改造难点及技术现状

川东YL地区陆相致密砂岩气藏埋藏深、岩性致密,压裂改造是实现该区域有效勘探开发的必要手段,但YL地区深层致密砂岩压裂改造面临着破裂压力超高、施工压力超高、闭合压力超高、排量提升困难、缝高控制困难等技术难题,大部分气井压后产能低且产量递减快。储层改造工艺技术能否取得突破,直接影响到了该地区的勘探开发进程。通过分析YL地区深层致密砂岩气藏的储层特征,总结前期现场实践中面临的技术难题及实施经验,提出一套适用于川东深层致密砂岩气藏的压裂改造工艺技术,可有效促进地区勘探开发工作,对同类型的深层致密砂岩压裂改造具有借鉴意义。     

体积压裂致密油藏注水吞吐产能影响因素

致密油藏储层致密,地层压力系数一般较低,开发非常困难,而注水吞吐对补充油层压力和实现稳产具有明显优势.针对体积压裂致密油藏,采用嵌入式离散裂缝模型描述复杂体积压裂缝网,建立考虑应力敏感和启动压力梯度的致密油藏油水两相渗流模型,并采用有限体积法建立相应的数值求解方法.通过数值模拟方法模拟了12个吞吐轮次下单个压裂段致密油藏的开采过程,分析了基质和裂缝性质对致密油藏注水吞吐开发产能的影响.研究结果表明:当基质渗透率、微裂缝渗透率和微裂缝密度升高时,基质中含水饱和度波及范围变大,累积采油量显著升高;水力裂缝渗透率升高对基质含水饱和度分布影响不大,但累积采油量明显上升,而当水力裂缝上升到一定程度时,累积采油量上升幅度变小.可见基质和裂缝性质对致密油藏注水吞吐开发效果均有显著的影响.     

致密油水平井连续油管自适应定向水力喷砂射孔改造技术的应用

为解决致密、页岩储层开发中常规螺旋分布炮弹射孔+体积压裂改造过程中起裂压力高、易沟通底层或盖层形成无效缝网的问题，结合连续油管水力喷砂射孔技术，提出了连续油管自适应定向喷砂射孔填砂分段一体化压裂改造工艺，研发了配套水平井自适应定向装置，并应用于玛湖致密油Ma1井的压裂改造，取得了较好改造效果。结果表明：①一定角度的定向射孔可以诱导水力裂缝沿有益方向延展，并形成复杂缝网，在其他因素不变的情况下，射孔方位及射孔孔深可以共同影响裂缝转向半径进而控制有效复杂缝网体积；②自主研发水平井自适应定向装置在水平段通过钢球重力及连续油管泵注实现自主定位，并可实现一次入井多次定位目标，Ma1井中多次定方位喷射作业中未发生故障，适用性强，可靠性高；③全过程油管内高压射流可以实现孔内增压、冲蚀孔眼与负压携液三种作用叠加，其可降低地层破裂压力、增加孔深、增大转向半径同时降低泵注设备压力，可对致密油水平井定向射流诱导压裂缝网形成起正向促进作用；④在玛湖Ma1井现场实施，比常规射孔降低起裂压力26%，日均产量平均最高提高78.4%。结论认为，通过水力喷射定向射孔有效腔体起裂压力；定向水射流诱导裂缝延展，可有效避免致密油水平井压裂中不当射孔将裂缝快速诱导至底层或盖层，形成无效缝网的难题；水力喷射诱导形成更为复杂的缝网形成提高单井产量，该技术可为页岩、致密油气资源规模化开发提供一种新的技术思路。     

裂缝型碳酸盐岩储层酸压数值模拟

酸压是碳酸盐岩储层重要的大型增产改造措施,酸压中,准确预测酸液作用距离对酸压设计至关重要,其决定酸压改造范围、影响酸压目标缝长设定及酸压效果预测。裂缝型碳酸盐岩储层非均质性极强,基质较致密,天然裂缝所在区域渗透率很高,酸液滤失严重。目前各种酸压模型假设裂缝面上渗透率均匀分布,也不能考虑天然裂缝对滤失的影响,这些模型预测的酸液作用距离较长,酸压设计缺乏可靠的模拟模型。针对该问题,本文进行了裂缝型碳酸盐岩储层酸压数值模拟研究,首先基于地质统计规律建立人工裂缝面上渗透率分布模型、天然裂缝分布模型,并基于地质统计参数生成裂缝面上渗透率及天然裂缝分布;然后建立酸液流动、酸液滤失、酸岩反应数学、粗糙酸蚀裂缝表面形成过程模拟模型;再将以上模型耦合求解,形成酸压模拟模型。基于该模型,进行了广泛的数值模拟研究,分析了天然裂缝参数对酸液作用距离、酸蚀裂缝表面的影响。研究发现,天然裂缝对活酸作用距离和酸蚀裂缝表面影响显著,考虑天然裂缝时,其作用距离显著低于常规模型预测的距离,酸蚀裂缝表面更粗糙;裂缝型储层酸压设计中,天然裂缝是不可忽略的因素,新模型预测的酸液作用更合理。该研究为裂缝型碳酸盐岩储层酸压设计提供了更可靠模拟工具。     

塔里木盆地奥陶系碳酸盐岩缝洞型油气藏注水开发机理

塔里木盆地奥陶系碳酸盐岩储层非均质性极强,流体性质复杂,开发难度大。注水是碳酸盐岩油气藏二次开发的主流方式,但目前依然对其注采机理缺乏系统梳理。文中结合现场注水开发实践,总结归纳了塔里木盆地奥陶系各类型油气藏注水机理及适宜的注水开发类型。分析认为对于单井单元,黑油、稠油油藏可通过注水吞吐替出剩余油,高含水油井可进行注水压锥降低含水率;挥发性油藏通过注水保压,抑制原油脱气;早期衰竭开发的高含凝析油凝析气藏可通过注水替出已析出的凝析油。对于多井连通井组,通过纵向替油和横向驱油可提高油藏采收率。     

基于物质平衡原理解释致密油藏体积压裂有效改造体积的新方法

致密油藏需要经过大规模体积压裂改造才能获得工业油流。本文在物质平衡原理的基础上综合考虑了体积压裂施工过程中大量压裂液注入导致油藏压力升高,压后流体产出导致油藏压力降低以及裂缝与基质孔隙体积随压力非线性变化等致密油藏实际情况,进行合理假设,建立了模型方程,并推导计算了体积压裂有效改造体积和裂缝与基质的有效接触面积等参数。该方法解释出的三个新参数：能够提供有效渗流的裂缝总体积、油藏有效渗流体积、裂缝有效渗流面积,其物理意义更明确,对致密储层的开发设计及增产改造指导意义更强。将该方法应用到油田现场,并评价了3口已实施体积压裂油井的应用效果。现场应用表明该方法具有评价解释快捷、获取数据方便、成本低、准确度高的优点,适合于油田现场多井次大规模推广应用。     

压力变化对裂缝性致密砂岩储层气体渗透率的影响

裂缝性致密砂岩气的渗透率随环境压力的改变而发生动态变化,直接影响气藏的开采。为研究裂缝性致密砂岩储层气体渗透率的变化机理,选取了塔里木盆地库车坳陷典型裂缝性致密砂岩样品,在固定围压、内压、有效应力三种条件下,运用非稳态法进行测量氦气渗透率的实验,并基于滑脱效应和有效应力的分析,探讨了二者对裂缝性致密砂岩气渗透率变化的耦合控制作用。结果表明,在裂缝性致密砂岩储层中:(1)固定围压时,在内压增加的过程中,有效应力与滑脱效应互相竞争,开始阶段滑脱效应占主导,达到气体渗透率低值点后,有效应力占主导;(2)固定内压时,有效应力对渗透率的影响占优势;(3)固定有效应力时,渗透率只受滑脱效应的影响;(4)内压与绝对渗透率损失系数、有效应力与滑脱因子都呈现正相关关系;(5)有效应力由大到小变化,对孔隙结构的破坏不可逆,渗透率损失大。该项研究对进一步认识裂缝性致密砂岩储层气体渗透率变化机理具有理论参考意义。     

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。