煤层气井真三轴压裂实验

 为进一步认识煤层气井压裂裂缝起裂和扩展机制,利用真三轴大尺寸水力压裂实验系统,采用取自矿区原煤煤块制作的试样,通过真三轴压裂实验,研究了不同围压组合条件下煤层压裂裂缝的起裂和扩展特征.研究表明:地应力状态和煤层中发育的天然裂隙对压裂裂缝的起裂和扩展有着直接影响.小规模天然裂隙的存在使得裂缝扩展压力出现频繁小幅波动,压裂裂缝在扩展过程中多见路径转向,压裂过程中煤层天然裂隙的大量开启造成压裂液大量滤失直接损耗压裂时的水力载荷,不利于压裂形成高导流能力的水力裂缝.当三向主应力差较小时,煤层压裂产生的裂缝宏观形态更为复杂,可能会同时产生垂直缝和水平缝.     

水平井压裂裂缝起裂及裂缝延伸规律研究

水平井压裂可以有效提高低渗透油气藏水平井的采油速度和最终采收率,裂缝起裂和裂缝延伸规律是水平井压裂的关键问题之一.建立了水平井压裂裂缝起裂压力计算模型,通过分析求解模型可以得出:井筒方位角不同,最小水平主应力和垂直主应力对裂缝的起裂压力影响规律不同,在井筒方位角为0°时最不容易起裂,而在井筒方位角为90°时最容易起裂;对比分析了现有裂缝延伸模型,得出全三维裂缝延伸模型适合水平井压裂裂缝延伸模拟;分析了产层和盖层的应力差对裂缝缝高的影响,计算结果表明,当隔层与产层的应力差大于5MPa时,裂缝被限制在产层内.     

低渗油藏径向水力射流压裂裂缝延伸规律

基于扩展有限元法基本理论,建立水力径向射流压裂裂缝延伸三维有限元模型,结合岩石的抗拉破坏准则,研究径向钻孔参数包括钻孔孔径、钻孔方位角及钻孔深度对地层破裂压力的影响。结果表明:随着孔眼直径的增加,起裂压力呈明显的线性降低趋势;地层破裂压力随着射孔方位角的增加而增大,40°为获得地层低破裂压力所允许的临界射孔方位角,优化钻孔与最大水平地应力的最佳夹角不超过40°;不同射孔角度下压裂裂缝扩展规律亦不同。     

基于流-固耦合法的砂泥岩储层压裂裂缝延伸规律研究

基于多孔介质流-固耦合的基本方程,建立起砂泥岩储层压裂裂缝扩展的三维有限元模型,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,定量描述裂缝延伸规律。模型计算结果显示,砂泥岩储层裂缝缝宽剖面呈S型,泥岩夹层裂缝宽度较砂岩缝宽小20%~35%,施工排量与砂泥岩层应力差对裂缝宽度影响较大,建议砂泥岩储层施工排量范围为3.5~4.0m3/min。在应力差高于4 MPa的砂泥岩储层,考虑夹层厚度的条件下优先实施分层压裂。     

斜井压裂大型真三轴模拟试验研究

通过大型真三轴模拟试验,研究了井斜角,井眼方位角、射孔方式对斜井压裂裂缝起裂压力、起裂位置及裂缝延伸规律的影响,得到了不同参数条件下裂缝起裂和延伸的直观认识。探索通过定向射孔形成一条平整大裂缝的途径,从而降低水力压裂地层的破裂压力,改善裂缝形态,提高压裂成功率,为优化斜井地层射孔方案及水力压裂设计提供依据。实验结果对于提高斜井水力压裂技术水平,改善压裂增产效果具有重要作用。     

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。     

致密储层体积压裂裂缝漏失及控制综述

致密储层在体积压裂过程中由裂缝导致的漏失对压裂液能效利用和套管变形均有影响,不同类型裂缝的漏失所具有的特点差异显著,目前仍没有针对性的控制措施。本文首先明确了体积压裂裂缝(简称体积裂缝)的分类及性质,在总结体积裂缝漏失类型及特点的基础上,调研了各类漏失的应对方法及优缺点,分析了解决上述漏失问题的控制技术和封堵材料,并指出了体积裂缝漏失的发展方向。结果表明：体积裂缝漏失可分为水-岩相互作用导致的拉伸裂缝漏失、小井距体积压裂造成的裂缝串通漏失、天然裂缝/断层沟通导致的漏失三类;压裂中添加粉砂和压裂液体系离子调节能缓解拉伸裂缝导致的漏失,压裂参数优化与暂堵结合能使得裂缝转向,降低小井距裂缝串通漏失的频率,优化压裂选段或提前封堵天然裂缝/断层能降低压裂液在天然裂缝/断层中的漏失;压裂参数精细化、发展裂缝转向或能够形成自适应封堵的新型材料是未来发展的趋势。结论认为：在地质工程一体化框架下,针对体积裂缝的漏失类型采取对应的控制措施,以压裂参数优选协同自适应封堵材料的思路控制体积压裂裂缝漏失,为提高压裂液能效和预防套管变形提供技术支持。     

致密储层低产井重复压裂技术研究

重复压裂技术是目前致密油藏低产井提高单井产量的主要措施之一。为了提高重复压裂的增产效果,有必要对重复压裂射孔方式及裂缝参数进行优化。文中以新疆昌吉致密油田为例,建立了重复压裂产能预测模型,利用数值模拟方法,研究了低产井在不同射孔方式、裂缝半长及导流能力条件下的产能指标。结果表明,相比于旧射孔压裂方式,在新射孔处压裂的增油效果更加显著,且二次压裂的新射孔段越多,增产效果越好;裂缝半长对新疆致密油重复压裂效果影响仅次于压裂级数,随着裂缝半长的增加,日产油量与累产油量均随之升高;而由于致密储层渗透率过低,裂缝的导流能力的变化对致密油藏的生产动态的影响相对有限。     

气藏压裂水平井温度剖面物理模拟实验研究

针对气藏压裂水平井各级裂缝参数差异较大所导致的温度剖面无规律、产出剖面解释困难等问题。设计了一套基于分布式光纤测温(DTS)的水平井物理模拟实验装置,开展了温度剖面物理模拟实验研究,探究了裂缝导流能力对温度剖面的影响规律。实验结果表明：随着裂缝导流能力的增大,产量增大,温度剖面整体下降,裂缝位置处的温降与对应裂缝的导流能力基本呈正相关;气藏储层渗透率增大时,温度剖面整体下降;据此还提出了一种基于DTS温度剖面实验数据实现快速定位、识别高产裂缝的方法,本文研究为实现基于DTS的气藏压裂水平井裂缝诊断及产出剖面解释提供实验依据。     

致密油分段多簇压裂水平井电模拟实验研究

致密油储层物性差、天然裂缝发育,水平井技术和水力压裂技术是开发致密油的有效手段,微地震监测资料证明水平井分段多簇压裂后形成复杂的裂缝网络。本文基于水电相似原理,利用水电模拟方法,研究了致密油水平井开发不同压裂方式下的压力场特征,并对分段压裂水平井产能影响因素进行了分析。结果表明：（1）分段多簇压裂水平井近井区等压线较面缝压裂更为平缓,远井区等压线主要边界影响;（2）与面缝相比,分段多簇压裂的体积改造区域越大,压裂水平井产量越大;当体积压裂改造区域规模一定时,改造区域内的渗透率变化对压裂水平井产能影响较小     

致密储层各向异性地震岩石物理建模及应用

针对致密砂岩储层低孔低渗及微裂缝发育的特点,提出一种适合致密孔隙裂缝型储层的岩石物理模型构建方法:首先,在岩石基质中利用有效介质理论添加含流体孔隙,然后利用结合Hudson理论和各向异性Gassmann理论推导得到的各向异性流体替代方程添加含流体裂缝。基于构建的岩石物理模型,定量分析裂缝密度、裂缝形状、充填流体等储层岩石的物理性质对饱含流体岩石的纵横波速度的影响。采用某研究区实际井资料对该方法进行试算,完成纵横波速度的估算和裂缝储层各向异性参数的提取,纵横波速度的估算值与其实测值的吻合程度较高,且各向异性参数能够较好地反映裂缝发育位置,证明了本文方法的有效性。     

致密储层低产井重复压裂方式及裂缝参数优化

重复压裂技术是目前致密油藏低产井提高单井产量的主要措施之一。为了提高重复压裂的增产效果,有必要对重复压裂射孔方式及裂缝参数进行优化。文中以新疆昌吉致密油田为例,建立了重复压裂产能预测模型,利用数值模拟方法,研究了低产井在不同射孔方式、裂缝半长及导流能力条件下的产能指标。结果表明,相比于旧射孔压裂方式,在新射孔处压裂的增油效果更加显著,且二次压裂的新射孔段越多,增产效果越好;裂缝半长对新疆致密油重复压裂效果影响仅次于压裂级数,随着裂缝半长的增加,日产油量与累产油量均随之升高;而由于致密储层渗透率过低,裂缝的导流能力的变化对致密油藏的生产动态的影响相对有限。     

致密储层弹性采收率规律及影响因素研究

新疆吉木萨尔盆地芦草沟组致密储层埋藏深、压力系数高,属于异常高压油藏,地层具有较高的弹性能量,弹性开采潜力大。由于该储层开发较晚,弹性采收率规律及其影响因素资料十分匮乏,因此有必要进行深入的研究。 文章采用室内岩心衰竭模拟的实验方法,对该地区的天然岩心进行研究,结果表明：随着时间的变化,压力变化分为以指数形式高速递减和近似线性低速递减两个区;井底压力越小,压力和流量的降落速度越块,压力梯度变化率和采出程度越大。弹性采收率与井底压力呈二项式变化关系,最终采收率在3%~15%之间;随着渗透率的增大,弹性采收率呈指数形式增加,孔隙度越大,弹性采收率越大。通过研究,对该地区弹性采收率规律及影响因素有了一定的认识,为该致密储层弹性开采时,制定合理的开发方案、确定生产压差及采取合理的措施改善储层渗透率以提高弹性采收率提供了理论支持。     

吉木萨尔致密储层压裂多缝干扰产能分析

针对吉木萨尔区块致密油薄互层储层的细分切割多簇压裂改造工艺措施,使用斯伦贝谢地质工程一体化软件Mangrove进行了缝间干扰压裂模拟,探究了在两种不同工况条件下簇间距、单段射孔簇数及加砂强度对裂缝发育形态、储层改造效率、裂缝规模和施工压力的影响,并对各种施工方式的经济性进行了对比评价。研究发现,簇间距是影响缝间干扰的主要因素,单段射孔簇数的影响较弱。缝间干扰越严重,裂缝形态越复杂,施工压力越高,储层整体改造效果越好,但也有出现裂缝无法起裂的情况,具体施工设计要依据现场实际情况调整。     

真三轴应力下低渗储层砂岩应力应变特征分析

为搞清楚低渗砂岩在复杂应力状态下的变形和破坏特征,以华庆地区三叠系延长组低渗砂岩为原型,根据相似原理做成相似模型,通过对相似模型应力-应变的分析来判断原型所发生的力学现象。利用新研制的YSZS-2000多功能电液伺服岩石真三轴试验机对相似材料进行了4个系列真三轴实验。研究表明：在真三轴应力作用下,峰值强度受中间主应力的影响显著,随着中间主应力的增大而增大;试样杨氏模量随中间主应力的增大有增加的趋势;在相同最小主应力条件下,随着中间主应力的增大,峰值应变逐渐减小。当最小主应力增大时,峰值应变降低的幅度减弱;黏聚力随着中间主应力的增大而增大,内摩擦角则随之减小。     

致密大模型逆向渗吸物理模拟实验研究

为了研究致密油藏压裂和注水吞吐过程中逆向渗吸采油机理,通过大型露头岩样物理模拟实验系统,建立致密油藏逆向渗吸物理模拟实验系统和反向驱替渗流阻力测量物理模拟实验方法,对两种不同渗透率模型进行逆向渗吸物理模拟实验,研究逆向渗吸渗过程中的渗流规律,揭示逆向渗吸采油机理。研究结果表明:在实验条件下,逆向渗吸采油效果很弱,且渗透率越低,逆向渗吸置换效果越差;水通过毛管力进入基质置换其中的油,并在裂缝附近区域形成油水混合带,阻碍流体流动;2 m D和0.2 m D露头模型逆向渗吸作用区域分别为10 cm和8 cm;在逆向渗吸作用区域内,2 m D和0.2 m D露头模型逆向渗吸采出程度分别为6.3%和3.7%。     

致密油藏分段多簇压裂水平井电模拟实验研究

致密油储层物性差、天然裂缝发育,水平井技术和水力压裂技术是开发致密油的有效手段。微地震监测资料证明水平井分段多簇压裂后形成复杂的裂缝网络。基于水电相似原理,利用水电模拟方法,研究了致密油水平井开发不同压裂方式下的压力场特征,并对分段压裂水平井产能影响因素进行了分析。结果表明:(1)分段多簇压裂水平井近井区等压线较面缝压裂更为平缓,远井区等压线主要由边界影响;(2)与面缝相比,分段多簇压裂的体积改造区域越大,压裂水平井产量越大;当体积压裂改造区域规模一定时,改造区域内的渗透率变化对压裂水平井产能影响较小。     

沧东凹陷孔二段致密储层特征及分布规律

沧东凹陷孔二段湖盆中心有机质丰度高,生烃能力强,资源潜力大,是致密油勘探的重点层系。钻探证实该区包括泥页岩类、白云岩类、致密砂岩三大岩类,储层特征不同。以钻井取心资料岩性识别为基础,利用散点图技术测井技术进行岩性的识别,初步明确致密储层的展布规律,对该区勘探方向和目标选择具有重要指导意义。