天然裂缝储层压裂时套压大幅度增加的新解释

通常对裂缝性储层进行水力压裂改造时,套压在加砂过程中大幅度增加,当它们增加到一定程度时就无法继续加砂.一种解释是,在压裂过程中阻力多裂缝的不断开启,条数增加,净压力不断增加,裂缝吃砂宽度狭窄,无法接受高砂比.研究认为,延伸压力的增加源于:1)高滤失导致砂浆浓缩加快;2)周边或局部砂堵部位增多后造成憋压;3)闭合应力增加;4)砂浆流动阻力增加;5)裂缝条数有限增加.搞清楚这种机理有利于采取针对性措施提高改造水平.     

高渗透油层端部脱砂压裂技术研究

端部脱砂是一种能够在一定程度上控制缝长的特殊压裂技术，广泛运用于高渗透地层压裂改造。从理论到应用系统地介绍了高渗透油层端部脱砂压裂的脱砂过程、脱砂机理、裂缝的防砂机理，并给出了端部脱砂压裂滤失和裂缝数学模型及其求解方法，最后用实例说明该工艺的增产效果，并对工艺的实施提出了要求和建议。     

端部脱砂压裂技术新模型

在分析端部脱砂压裂的机理及技术特点的基础上，针对中高渗透地层建立了一套能准确反映压裂液真实流动情况的三维滤失模型，并针对该技术模拟精度高于常规压裂的要求，建立了一套考虑缝高压降的裂缝三维延伸模型，最后提出了完整的端部脱砂压裂设计过程。     

不同边界条件断层端部应力集中效应及对裂缝发育的启示

与断层应力集中相关的裂缝发育区是致密油气和页岩油气聚集的有利区。以光弹性物理模拟和有限元数值模拟为技术手段，探讨断层端部应力场的平面展布规律，并结合弹性力学理论分析，解析断层端部应力场的分布机理。结果表明，挤压背景下断层端部的压应力集中区以断层端部圆弧最凸出端点为中心以双曲线形式向外呈“8”字形展开状延伸，其控制范围随边界应力强度增加而增大；在0°~90°范围内随断层走向与边界应力方位夹角增大呈整体增强的趋势，在75°时最大，断层形态及模拟时的建模方式对断层端部应力场有重要影响。断层端部的应力集中区是裂缝储层油气勘探开发的高潜力区。     

低渗透油藏压驱物理模拟与裂缝定量表征

为揭示压驱增注机理，加深对压驱裂缝的产生和拓展机制的认识，通过压驱物理模拟实验，研究了压驱破裂压力的影响因素。实验结果表明：注入排量越大，岩样破裂压力越大；随着岩石渗透率的增加，破裂压力呈指数降低；随着围压的增加，破裂压力呈线性增加。基于微米CT扫描，在微米尺度上分析压驱裂缝展布特征。结果表明，压驱过程中形成沿径向扩展的垂直裂缝，压驱裂缝呈平面状展布特征。在微米尺度上，裂缝扩展路径沿颗粒边界蜿蜒前进。结合压驱物理模拟实验和微米CT扫描，引入孔隙度、孔隙直径和裂缝开度为孔隙结构参数，建立了适用于低渗透油藏压驱物理模拟与微米尺度上裂缝的定量表征方法，该方法能够准确表征压驱破裂压力及微米尺度上压驱裂缝的宽度及形态特征。     

压裂水平井产能影响因素

水平井压裂后一般形成多条裂缝，由于地应力在水平井长度方向上的差异以及压裂工艺技术的限制，形成的多条裂缝在长度、导流能力、与水平井筒的夹角等方面不尽相同，且在生产过程中各裂缝相互干扰，增加了压裂后水平井产能计算的复杂性。结合水平井压后裂缝形态和生产过程中油气在裂缝中的渗流机理，建立考虑裂缝干扰的产能计算模型，并进一步分析了压裂水平井产能的影响因素。结果表明：产量随着裂缝条数、裂缝长度和裂缝导流能力的增加而增加；裂缝与水平井筒夹角越大，产量越高；对于不同的裂缝布局，不同位置的裂缝应该尽量错开排列，根部和端部裂缝的间距小于内部裂缝的间距；由于裂缝的干扰作用，不同位置的裂缝产量不同，处在中间位置的裂缝产量低。图6表4参13     

裂缝型储层酸液滤失可视化研究与应用

为了研究酸液在塔河裂缝型储层中的滤失机理,提高酸压过程中液体效率,利用自主研制的酸蚀裂缝可视化滤失模拟评价仪,基于网状裂缝模型,对酸液类型、交替注入级数、前置液比例和注酸排量这4种酸液滤失关键因素进行评价。试验结果表明,胶凝酸入口端效应明显,入口端裂缝宽度明显大于远端裂缝,地面交联酸酸蚀缝宽较平均,深部刻蚀效果好;交替注入级数越多,酸液滤失越小,塔河多级交替注入酸压最优级数为3~5级;前置液比例的增加,远端裂缝酸蚀宽度和深度明显增加。YJX井现场应用采用3级交替注入酸压工艺,提高注酸排量至7 m3/min,酸压液体效率和酸蚀缝长较邻井大幅增加,酸液滤失明显降低,压后累产油1.5×104 t,增油效果显著。     

储层损害的岩石力学——化学耦合作用研究进展

以往研究储层的应力敏感性损害多是从纯力学角度出发，针对油气藏和工程作业的实际情况，提出重视力学-化学耦合作用对储层渗透率的影响。总结了压溶作用机理，明确了压溶作用最终导致裂缝闭合、岩石渗透率下降并具有不可逆性。压溶作用机理的基本模式为水薄膜模式、岛状沟道构造模式、格莱茨模式。压溶作用的主要影响因素包括温度、压力、矿物溶解性、流体化学性质、流体饱和度。水化学作用对恒定围压下裂缝渗透率变化起着主导作用，必须重视水化学效应对力学效应的影响。在钻井完井过程中应尽量保持压差恒定，防止应力敏感损害储层，并尽量避免滤液侵入油气层，特别是在高温高压环境下压溶作用导致渗透率下降的幅度更大。力学-化学耦合作用还弱化岩石结构面的连接，扩大裂缝宽度，使岩体强度急剧下降，导致发生诱发性井漏。研究岩石力学-水化学耦合作用对于保护储层、优化裂缝性油气藏具有重要的现实意义。     

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酸压后裂缝的几何形态、有效作用距离、酸蚀裂缝导流能力以及气井产能是进行酸压经济评价的重要参数，在考虑裂缝导流能力受生产压降、非达西效应、储层污染等因素影响的基础上，建立了三维酸压动态预测模型，通过计算及图版分析，认为裂缝闭合应力和非达西效应使气井产量下降，设计合理的裂缝导流能力和几何尺寸是经济增产的重要手段。     

高砂比与端部脱砂压裂技术

高砂比与端部脱砂压裂的目的，是要压高～极高导流能力的宽裂缝来提高压裂的增产效果。高砂比压裂是通过地面砂液比（支撑剂量／携砂液量）使裂缝内的支撑剂铺置浓度由常规的＜5kg／km2，提高到大于10kg／km2，以造成高导流能力的裂缝。端部脱砂压裂是当裂缝达到预定的缝长时，有意地在裂缝端部形成砂堵，阻止裂缝向前延仰，同时继续泵入支撑剂，迫使裂缝拓宽，以获得极高导流能力。一般支撑剂在缝中的铺置浓度可达40kg／km2。由于压开的裂缝在垂直与水平方向都可得到充分的全面支撑，可使产量的对％来自地层深处，而低导流裂缝时大部分产量…     

奥陶系深层碳酸盐岩酸压机理与深度酸压工艺优化

奥陶系深层碳酸盐岩已成为长庆天然气勘探的重要领域,但与常规白云岩储层相比,奥陶系深层碳酸盐岩储层埋藏深、储层致密、灰质含量高,酸岩反应速度快,常规酸压改造酸蚀裂缝缝长短,单井产量较低,需开展酸压机理研究和深度酸压工艺优化,提高酸压改造效果。针对储层地质特征和酸压改造需求,通过开展酸岩反应动力学实验、酸蚀程度评价、酸压数值模拟,明确了不同白云石含量碳酸盐岩储层酸岩反应机理的差异性:随着白云石含量的降低,灰质含量的增加,反应速度加快,岩石表面酸蚀程度高,但酸蚀裂缝长度降低,应强化不同白云石含量碳酸盐岩储层改造的差异化设计。以"先造压裂缝、后酸蚀"的改造思路,优化形成了"前置液造缝、多体系酸液交替注入、缝内转向"为核心的深度酸压技术,通过酸液和压裂液共同作用,形成水力裂缝、酸蚀裂缝与基质溶孔连通的裂缝网络,现场试验取得较好增产效果。     

高渗松软地层水力压裂缝宽预测新模型

对高渗透松软地层进行水力压裂施工时，由于地层胶结程度差，强度低，压裂液对弱胶结裂缝壁面的切向应力就会破坏裂缝壁面的稳定性，使附着在裂缝壁面上的砂粒由静止变为运动，并随压裂液的注入而向缝端后移，形成冲刷裂缝；同时，砂粒在水力冲刷作用下的后移有利于“端部脱砂”产生，而“端部脱砂”的形成又加剧了水力冲刷作用强度，这种相互作用控制着缝宽的大小，影响着“端部脱砂”压裂施工的成败，因而具有很强的研究价值。现有的缝宽模型都以弹性理论为基础，并没有考虑该水力冲刷现象，因而不能准确地预测缝宽，文中综合考虑岩石力学、流体力学、压裂液性质以及压裂施工等理论，对该冲刷缝形成机理进行了分析，建立了一种新的针对垂直裂缝的水力冲刷缝宽预测模型，并编制了相应的计算程序，最后根据一些实际参数对该模型进行了分析验证。     

裂缝高度延伸机理及控缝高酸压技术研究

在已建立的裂缝高度延伸机理模型的基础上，从地层应力、岩石物性和施工参数等方面分析了酸压裂缝高度延伸的影响因素，并对裂缝高度延伸控制给出了诊断方法。结合酸压工艺特点。从降低地层破裂压力、人工隔层控缝高、降滤失控缝高以及从酸压液体系、完井方案的优化、施工压力监控等各个方面讨论了控缝高酸压技术。     

多级滑套可溶解憋压球材料研究

多级滑套配套使用的常规憋压球受压时易变形,水平井趾端小直径憋压球返排难度大,下入钻具进行磨铣会延长施工周期,增加施工成本与风险。鉴于此,通过分析国外用于多级滑套憋压球的可溶解金属材料发展现状及其溶解机理,研究了一种微观核壳结构金属材料。该材料主要以Mg金属为基体、Al金属为包覆层,同时添加一定含量的β相金属元素制成金属复合粉末,采用粉末冶金合成方式制备成坯体材料,测试材料抗压强度达到300 MPa。将坯体制备成38.1mm直径憋压球后测试其耐压性能达70 MPa,在93℃、质量分数3%的氯化钾溶液中溶解速率达0.2 g/h。研究成果可为解决常规憋压球现存问题并进行可溶解憋压球现场推广应用提供参考。     

威荣页岩气田压窜影响特征与管控对策研究

以威荣页岩气田为研究对象，提出以母井复产速度为核心的压窜影响程度量化评价指标，并采用灰色关联分析法评价了10项井间压窜地质工程因素对压窜程度的影响规律。评价结果表明：(1)井间压窜以巷道平行模式为主，巷道错位模式次之；(2)随着母井生产时间增长，母井复产速度、复产率趋于降低，建议子井压裂时间控制在母井生产300d内；(3)随着子井平均单簇用液规模增加，压窜影响程度趋于增强，建议根据母井生产时间和井间位置关系，针对性优化单簇用液规模；(4)针对天然裂缝发育井段，尤其是贯穿型天然裂缝，需要严格控制用液模、优化射孔参数和施工排量，避免压窜。     

裂缝三维延伸数值模拟与端部脱砂压裂技术

介绍了水力压裂裂缝三维延伸数值模拟模型方面的发展动态，包括拟三维模型（P3DHF）和全三维模型（3DHF），并阐述了部脱砂（TSO）压裂这种新兴压裂工艺技术的机理、设计方法、适用范围和施工注意事项。指出了目前端部脱砂压裂设计的不足，建议将裂缝三线延伸模拟技术、端部脱砂压裂技术和控缝高压裂技术结合起来进行综合研究。     

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在阐明裂缝性储层伤害评价方法基础上，对１０ 种处理剂作了伤害评价。从实验结果看，基本上可将处理剂分成二类，第一类处理剂（合成聚合物） 对裂缝性储层的伤害程度随裂缝宽度的增加而降低。其伤害机理为处理剂分子的吸附使得裂缝变窄，流动阻力增大，裂缝宽度越大，则因吸附作用产生的吸附膜所减小的流道在整个裂缝宽度中所占比例越小，表现出伤害越小。第二类处理剂（ 腐植酸为主要原料）对裂缝性储层的伤害程度随裂缝宽度的增加而增加（在一定的裂缝宽度范围内）。其伤害机理为：在裂缝空间内可能滞留有腐植酸与模拟地层流体（ 水型为ＣａＣｌ２） 相互接触后，产生腐植酸钙沉淀。当裂缝宽度较小时，随着裂缝宽度的增加，产生的沉淀量越大，表现出伤害率增加；当裂缝宽度远远大于腐植酸钙沉淀颗粒时，伤害率会下降。本项工作为裂缝性储层优选钻井完井液体系提供了一定基础。     

裂缝三维延伸数值模拟与端部脱砂压裂技术

介绍了水力夺裂裂缝三维延伸数值模拟模型方面的发展动态，包括拟三维模型和全三维模型，并阐述了部脱砂夺裂这种新兴压裂工艺技术的机理，设计方法，适用范围和施工注意事项。指出了目前端部脱砂压裂设计的不足，建议将裂缝三维延伸模拟技术，端部脱砂压裂技术和控缝高压裂技术结合起来进行综合研究。     

考虑酸蚀蚓孔区影响的酸压油井产能方程

酸压过程中形成的蚓孔区将对酸压井产能产生影响。针对酸压后形成蚓孔区,根据压后流体渗流规律变化,建立了酸压井的物理渗流模型,推导建立了启动压力梯度和应力敏感共同影响下低渗油藏有限导流垂直酸压裂缝井产能预测模型,通过实例分析各因素对产能特征的影响。研究结果表明：油井产量随启动压力梯度增大而呈近似线性下降趋势;基于Terzaghi有效应力的应力敏感对油井产量的影响作用显著,油井产量下降幅度随压差增大而增大;油井产量随裂缝半长增加而增加,但增加幅度随之减小,而在一定裂缝长度下,裂缝导流能力存在一个最佳值;蚓孔区系统中的蚓孔长度和蚓孔区渗透率对油井产量的影响非常小,可忽略不计。     

井筒协调条件下多裂缝的相继开启模型

长期以来,人们认识到水力压裂过程中存在多裂缝现象,然而对于多条裂缝形成的机理认识不清。通过建立考虑裂缝延伸、井筒内流体压缩性的井口压力升高模型,模拟计算了井口压力升高的过程;同时考虑多条裂缝之间开启压力的差别,建立了多条裂缝相继开启的条件。分析表明,井口压力升高的机理是：由于井底流体不能很快扩散出去,因而在井筒内造成憋压;与此同时,流体在裂缝内流动的延伸阻力与射孔摩擦阻力一起与井底压力平衡。多个裂缝开启的条件是,井底压力的升高程度达到了次级裂缝的开启压力,其内在机理是井口液体的注入能力大于已经开启裂缝接纳液体的能力,多裂缝起裂指数Cm大于1。