砂岩储层可压裂性评价方法研究

通过研究砂岩储层压裂裂缝起裂、扩展规律以及期望的裂缝形态,提出了砂岩储层可压裂性具体含义。分析KGD模型中各因素对压裂裂缝的影响规律,借助成熟的有限元方法对上述规律进行验证及补充,建立了砂岩储层可压裂性与储层岩石弹性模量和最小水平地应力之间的关系,绘制了可压裂性指标的变化规律,即弹性模量越高,最小水平地应力越小,砂岩储层的可压裂性越高。根据地震资料可以绘制砂岩储层的三维可压裂性分布图,可以为压裂选井选层提供参考。     

斜井水力压裂三维裂缝动态扩展数值模拟

斜井的近井筒效应较为复杂,若存在射孔相位误差,极易在地层和水泥环交界面处产生微环隙,引起较高的近井压降,甚至在微环隙内产生砂堵,造成压裂施工失败。对于斜井水力压裂裂缝三维几何形态的预测,一直是水力压裂领域的难题。本文采用黏弹性损伤cohesive孔压单元,考虑套管、水泥环、地层、射孔孔眼和微环隙对水力压裂的影响,建立了斜井的水力压裂三维裂缝形态的有限元模型。同时,考虑水力压裂过程中储层岩石渗透率和孔隙度的动态演变,对渤海湾地区20°井斜角的C5井开展了水力压裂裂缝动态扩展的数值模拟研究,计算得到的井底压力曲线与现场施工曲线一致。研究了斜井水力裂缝和微环隙的起裂和扩展机理。微环隙在水力压裂的初始阶段沿井眼周向和轴向同时起裂并扩展,随着水力裂缝的扩展而逐渐闭合,对于具有较复杂近井筒效应的硬地层大斜度井而言,微环隙的起裂和多条裂缝的产生,极易导致压裂失败。斜井水力裂缝近似两翼对称,易向地应力较小的盖层扩展,缝高较难控制。数值模拟结果为现场水力压裂的设计提供理论指导。     

考虑注水温度及储层堵塞的注水破裂压力计算

长期注水造成的储层温度变化和堵塞都会影响注水破裂压力。基于多孔介质弹性力学理论,得到了考虑储层温度变化及堵塞时的井壁处有效应力分布规律,建立了相应的注水破裂压力计算模型,并分析了储层温度变化及堵塞程度对注水破裂压力的影响规律。计算结果表明:注水破裂压力随注水温度的降低而降低,且成线性变化关系,弹性模量和线膨胀系数越大,注水破裂压力的变化幅度越大;与储层内部的污染带相比,滤饼厚度及其渗透率对破裂压力的影响更大,随着滤饼厚度的增加及其渗透率的降低,破裂压力将会升高;井壁存在滤饼时,污染带范围的增加将降低破裂压力,而其渗透率对破裂压力则影响很小,当滤饼不存在时,储层内部污染带不会影响注水破裂压力。     

低渗致密储层三维地质力学建模与压裂工程甜点优选方法

随着常规油气资源日渐消耗殆尽,非常规油气资源逐渐成为勘探开发热点。致密储层作为一类常见的非常规油气储层,其有效开发依赖于水力压裂这一储层改造措施。高效的储层压裂改造方案,压裂位置的选择是关键。本文介绍了一种低渗致密储层多种数据协同的三维地质与力学属性一体化建模方法及相应的压裂工程“甜点”优选方法。利用地震数据协同测井解释资料获得储层的地质构造信息完成地质构造建模,并耦合利用测井资料反演的弹性模量,泊松比,断裂韧性等力学参数以及地应力分布,获得目标储层的三维力学属性体。在此基础上,分析和识别不同尺度上影响低渗致密储层压裂效果的主要因素,提出了一种多尺度多因素的低渗致密储层可压裂性评价方法,可实现三维尺度的储层可压裂性评价。该方法在山西某低渗致密气田的现场应用结果表明,压后产量指标与本文提出的压裂层段可压裂性指数均值呈现良好的正相关关系,印证了本文所提出方法具有较高的现场应用价值,可为压裂方案的制定提供指导。     

斜井水力压裂三维裂缝动态扩展数值模拟

 斜井的近井筒效应较为复杂,若存在射孔相位误差,极易在地层和水泥环交界面处产生微环隙,引起较高的近井压降,甚至在微环隙内产生砂堵,造成压裂施工失败。对于斜井水力压裂裂缝三维几何形态的预测,一直是水力压裂领域的难题。本文采用黏弹性损伤cohesive孔压单元,考虑套管、水泥环、地层、射孔孔眼和微环隙对水力压裂的影响,建立了斜井的水力压裂三维裂缝形态的有限元模型。同时,考虑水力压裂过程中储层岩石渗透率和孔隙度的动态演变,对渤海湾地区20°井斜角的C5井开展了水力压裂裂缝动态扩展的数值模拟研究,计算得到的井底压力曲线与现场施工曲线一致。研究了斜井水力裂缝和微环隙的起裂和扩展机理。微环隙在水力压裂的初始阶段沿井眼周向和轴向同时起裂并扩展,随着水力裂缝的扩展而逐渐闭合,对于具有较复杂近井筒效应的硬地层大斜度井而言,微环隙的起裂和多条裂缝的产生,极易导致压裂失败。斜井水力裂缝近似两翼对称,易向地应力较小的盖层扩展,缝高较难控制。数值模拟结果为现场水力压裂的设计提供理论指导。