对压裂裂缝监测结果的质疑及井网参数的改进

作为人工压裂缝监测的一种有效手段,微地震监测技术能够定量表征压裂裂缝的方位、缝高、缝长、缝宽,为水平井的井网参数设计和分段压裂参数的设计提供了有力的技术支撑。但是在实际应用过程中,存在着大量微地震解释结果与矿场分析结果相矛盾的情况,本文从矿场压裂施工曲线特征、压裂施工井口返液情况、重复压裂效果、水平井注采反应特征等方面与微地震定量解释结果进行对比分析,指出了缝高、缝长、缝宽等参数量化解释结果存在明显偏大的倾向,讨论了量化结果偏大产生的原因,提出了进一步对水平井井网和分段压裂参数进行优化的方向,优化后的实践结果验证了优化方向的正确性。     

基于能量守恒的半解析半数值多裂缝扩展模拟方法

为研究水平井在进行水力压裂时的裂缝扩展机理,将无量纲近似解与能量守恒相结合,建立一种半解析半数值的多裂缝扩展模拟新方法,并开发高精度和高效率的裂缝扩展程序C5Frac。使用该方法分别针对单裂缝和多裂缝扩展进行模拟,并使用隐式水平集算法(implicit level set algorithm,ILSA II)进行对比验证。结果表明:单裂缝扩展时,C5Frac计算得到的裂缝半径、缝口宽度和进液效率与参考解的误差均在1%以内;多裂缝扩展时,C5Frac计算得到的裂缝半径、缝口宽度和缝内流量与ILSA II非常接近,裂缝总面积与ILSA II的误差保持在5%以内,且运算效率得到明显提高。该模拟方法可以在保证结果准确性的同时大大减少计算时间,可为多裂缝扩展数值模拟研究提供新思路。     

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。     

破胶絮凝-预氧化-深度氧化处理压裂返排液

以四川德阳某气田作业现场的压裂返排液为研究对象,通过对其水质特征、治理现状进行分析,提出了破胶絮凝-预氧化-深度氧化的处理工艺。通过实验研究,确定了性能优良的破胶絮凝剂、预氧化剂及Fenton氧化体系;并得出最佳实验条件:CaO、Al2(SO4)3及FeSO4的投加量均为5 000 mg/L;在不调节出水pH、加入预氧化剂高锰酸钾500 mg/L、反应时间15 min的条件下,CODCr去除率达到58%;调节废水pH至3.0~4.0,再采用Fenton氧化处理,其投加量为H2O2(30%)6 mL/L、及FeSO4·7H2O 5 000 mg/L,反应时长2 h。采用上述处理工艺,处理后废液的主要污染指标CODCr降低了79%,从而为达标处理创造了条件。     

分段压裂水平气井产能数值模型建立

随着水平井分段压裂技术在致密气藏开发中广泛应用,压裂后产能的预测对开发此类气藏具有重要意义。应用复位势理论和势叠加原理等基本渗流理论,结合水平井压后裂缝形态和单相气体渗流机理,推导出考虑水平井筒内压降损失时的产能预测新模型。模型综合考虑了多条裂缝间的相互干扰和各条裂缝的长度、缝宽、导流能力、缝间距对各条裂缝产量的影响以及水平井筒内压降损失对产能的影响,建立了考虑多因素的水平气井产能数值模型。编制了模拟计算软件。并以长庆油田某致密气藏区块为例进行了裂缝方案优化设计。研究成果对于低渗致密气藏井网部署及开发方案编制具有一定的指导意义。     

煤层气新型清洁压裂液室内研究及现场应用

在煤层压裂中,任何进入煤层的化合物都会对煤层造成不同程度的伤害。另外,由于煤层较松软、脆性强,在压裂施工中受到外力容易造成整个煤层粉碎,施工难度增大。因此,为了降低伤害,减少煤层受外力容易粉碎的几率,同时提高压裂增产效果,通过室内实验,研究开发出一种新型清洁压裂液。它是由小分子表面活性剂在一定溶液介质中相互缔合形成的网络结构。试验结果表明这种新型清洁压裂液不仅完全达到了清洁的要求,而且对煤层是负伤害。能有效地改善煤层,并在现场施工中取得了良好的压裂施工效果。其防膨率高达94.72%,并且能够溶解煤层的部分有机物质。这些优良性能是这种新型清洁压裂液所特有的,也是明显与其他清洁压裂液的不同之处。通过使用这种新型清洁压裂液现场施工10口煤层气井,100%成功,开发的新型清洁压裂液具有很好的应用效果和前景。     

压裂用纳米交联剂的研究进展

为解决传统的水力压裂存在的胍胶用量大、pH依赖强等问题,利用纳米材料传统有机交联剂结合,制备出纳米交联剂。现对中外关于压裂用纳米交联剂的相关报道进行了总结,论述了压裂用纳米交联剂的制备方法、性能评价和交联机理研究,并在此基础上阐明了压裂用纳米交联剂存在的问题及未来发展方向。     

安塞致密砂岩油藏单砂体刻画与压裂改造

安塞油田多期河道叠加致密砂岩油藏开发中后期, 油井含水量升高, 油层有效动用不均, 整体压裂易出现水窜、水淹现象, 已不适应油田现今的生产状况。针对这一问题, 通过对油水井单砂体进行细分和对比, 建立岩体力学模型和三维应力场分布模型, 结合现场压裂施工参数, 开展单砂体全缝长压裂数值模拟。结果表明, 安塞油田多期河道叠加致密砂岩油藏侧向复合砂体内部单砂体间泥质、钙质物性夹层发育, 形成的应力夹层对压裂裂缝的展布有较好的封隔作用, 即使压裂施工过程中隔夹层产生裂缝, 但随着泵压的降低, 张开的裂缝会随之闭合, 支撑剂并没有进入隔夹层中产生有效裂缝, 油层单砂体间有效动用不均, 60%的层有效动用程度较低。由此提出针对小层内动用程度不高的11 口井的单砂体补孔、重复压裂、堵水、隔采等措施, 经过现场实施, 增产效果明显, 平均日增油1.2 t 以上, 最终形成多期河道叠加致密砂岩单砂体细分与压裂改造的技术方法体系, 对今后类似油藏的开发有借鉴意义。     

页岩气开发对川渝地区水资源环境的影响

 目前中国页岩气已进行大规模商业开发,但页岩气开发对当地水资源环境造成一定的风险。通过川渝两地页岩气井场实地调查和取样分析,结果表明：一方面,页岩气开发总耗水量巨大,每口井用水量约32000 m³;另一方面,水环境污染风险来自于：1）压裂返排液和钻井返排液,其成分复杂,盐度高,并含有多种重金属;2）钻进过程产生巨量的废油基泥浆和含油钻屑;3）页岩气开发地区,溶洞、裂缝、暗河发育,钻井过程易发生井漏或井喷;4）地面工程建设。因此,在页岩气开发过程中,必须精心施工,合理调配水资源,大力发展返排液处理技术,以便防止页岩气开发过程中过度消耗水资源,并避免水污染。     

页岩油气水力压裂的关键力学问题和数值计算方法

 论述了水力压裂过程中裂缝面内压力引起的岩石变形、裂缝的起裂和扩展、裂缝内流体的流动和流固耦合等关键力学问题,综述了用于模拟水力压裂的有限元法、扩展有限元法、边界元法、离散元法及其他相关数值计算方法的基本原理、研究进展和发展趋势,分析了各方法的优点及适用性。