页岩气水平井缝网压裂施工压力曲线的诊断识别方法

受储层非均质性、天然裂缝发育和层理等的影响,页岩气水平井压裂时施工压力曲线形态复杂,所蕴含的大量信息难以被充分挖掘。为了准确表征水力压裂裂缝参数进而评价压裂效果,基于页岩气缝网压裂理论,采用套压、泵注排量、支撑剂浓度等实时数据,建立井底净压力折算模型,构建净压力斜率和净压力指数两个关键表征参数,动态划分净压力曲线阶段,用以描述压裂过程中不同裂缝延伸行为所对应的力学条件,识别出缝网延伸、裂缝延伸受阻、裂缝延伸正常、裂缝沿层理延伸、裂缝沿缝高延伸、液体快速滤失等6种裂缝延伸模式,综合形成了页岩气水平井缝网压裂施工压力曲线诊断识别方法。研究结果表明：(1)所形成的方法摒弃了常规储层压裂施工曲线诊断识别方法的不足,提出了缝网复杂指数这一新概念;(2)缝网复杂指数越大,代表缝网延伸和层理延伸的时间越长,储层改造效果越好;(3)以四川盆地东南缘地区页岩气井为研究对象开展应用,单井平均缝网复杂指数为0.3,与该区微地震监测结果吻合度较高,证实所形成的方法具有较高的可靠性。结论认为,该模型方法有助于提升页岩气储层压裂改造潜力和水平,对于完善页岩气储层缝网压裂压后评价技术、指导现场压裂施工实时动态调整具...     

井下微地震监测技术在公003-H16井水力压裂中的应用

井下微地震监测技术是目前国际上公认的最先进的裂缝监测技术,利用该技术对公003-H16井水力压裂裂缝形态进行了监测。井下微地震监测结果与压裂施工曲线进行紧密结合后,对及时优化压裂参数、实时调整施工方案提供了重要依据。井下检波器监测到的最远微地震事件信号距离检波器达到950m,监测结果清晰地反映了压裂井地层地应力方向与大小,地层非均质性,水力压裂产生的裂缝方位、缝长、缝高、缝宽等参数,为该区块以后油井的部署与储层改造提供了重要参考。     

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针对目前油气田旧压裂仪表车普遍存在的监测系统不完善、监测数据不通用、无实时诊断处理技术及国外新版监测系统价格昂贵的情况，研制开发了一套压裂实时监测及诊断技术处理系统。该系统能实时采集压裂施工所有数据和曲线显示，并能进行裂缝模型判断、压裂压力曲线分析、变排量处理和压降处理，经现场40余井次的应用表明该系统性能稳定，采集及处理的数据准确，对现场施工和优化设计有重要的指导意义，有广阔的推广应用前景。     

测试技术在水力压裂设计及压裂效果评价中的应用

压裂设计中一些关键参数来源于地层测试,压裂过程中需要测试技术进行实时监测,压裂施工完成后需要利用测试技术进行压裂效果评价.针对压裂措施对测试技术的需求,阐述了交叉偶极声波测井提供压裂设计参数,井温测井判断具有导流能力裂缝的缝高,微地震法裂缝评价技术确定水力压裂裂缝走向、长度及裂缝高度的监测原理及现场应用情况.     

页岩气藏压裂缝网模拟及沟通效果评价

通过缝网模拟及压裂沟通效果评价模型的建立,为页岩气藏压裂水平井裂缝系统描述提供了简洁优化分析方法。在综合模型中,对单井控制区域内的不同类型天然裂缝组进行模拟,构建了天然裂缝模拟模型;与分段压裂参数相结合,提出了裂缝网络与天然裂缝相交后延伸走向计算方法,建立了人工缝网模拟模型;在原有压裂评价参数的基础上,增设了６ 个缝网沟通效果评价指标,用以更深入研究压裂过程中的参数影响程度。在实例分析中,进行了模型缝网模拟与微地震监测、模型压裂效果与数模产能评价２ 个方面的对比,结果具有较高的一致性,验证了模型的适用性。     

基于停泵压力降落曲线分析的压后裂缝参数反演

在主压裂停泵压降分析中,目前没有任何模型可以定量地计算出包括天然裂缝在内的裂缝总面积。而在小型压裂和微注测试分析中,Liu-Economides模型已经可以对包括天然裂缝在内的裂缝系统进行模拟,并给出了所涉及到的相关参数的解析解,包括天然裂缝和水力裂缝的面积。借鉴Liu-Economides模型,提出了一套针对主压裂停泵后的压降分析方法,从而评价天然裂缝和水力裂缝参数。利用该方法在四川盆地某页岩气水平井F井的实际压裂施工中进行了压力分析与应用。结果表明:该F井的28段现场压裂数据中有15段由于压后停泵测压时间不足,没有出现特征线段,无法进行裂缝参数的计算。利用模型对13段有效数据进行裂缝参数分析,发现提高缝内净压力,页岩气储层压裂裂缝复杂性会显著增加。同时,由于天然裂缝开启比例的增加,主裂缝长度也会发生显著降低。研究可以为压裂施工现场压后效果的实时评价提供理论依据与技术支撑,从而提高后续压裂施工的针对性与有效性。     

加砂压裂压力分析及应用

压裂期间及压裂停泵后的井底压力的变化规律反映了裂缝本身及其周围地层的情况,因 此可以应用压裂压力资料对其进行分析解释。在此基础上,本文根据Nolte原理研制了一套解释软 件,既可准确判定裂缝模型、分析裂缝延伸情况以指导现场施工,又可获得压裂后的裂缝长度、宽度, 压裂液效率、滤失系数,裂缝闭合压力和闭合时间及地层主应力等评价参数。现场实际应用表明,该 软件可起到实时监测及压后评估的作用,具有较强的实用价值。     

稳定电场裂缝监测技术在煤层缝网压裂中的应用

前期大量压裂数据分析认为大规模高排量活性水压裂不适用于所有煤层气井，煤岩力学特征与压裂工艺、压裂施工参数未能合理匹配是其主要原因，但如何监测压裂缝网是评价施工效果的关键。为此，依据稳定电场裂缝监测原理，通过施工前后的地面电位随施工时间的相应变化，解释压裂裂缝的走向和裂缝在平面上的形态。在现场，金试3向1井分别对3套煤层采用高黏度胍胶液体、小排量压裂施工，取得了较好效果。应用效果表明：①监测信号反映主裂缝形成-主裂缝向深部延伸、停止-形成网状裂缝-网状裂缝（电位差）峰值；②返排流体方向和压裂监测裂缝延伸方向相一致；③应力差系数是裂缝形态关键因素之一，可认为系数小于0.3时，应用此工艺可具备形成网状裂缝的条件。结论认为，该方法可对压裂工艺的效果进行很好的评估，也为优化网状裂缝压裂施工参数提供有益的指导。     

气井压裂效果评价及施工因素分析

在压裂设计和压后生产之间,压后评价技术是承上启下的中间环节,压后评价技术对压裂技术的改进和压后气井生产经济效益的提高起到了"推进器"的作用。煤层气井通常采用压裂增产,因而压裂评价显得尤为重要。首先证实煤层气井压裂后增产效果显著,再运用裂缝参数计算对比法评价压裂效果。利用压裂施工曲线获取数学模型中所需参数,对裂缝几何参数(缝长、缝宽)进行计算,优选、优化压裂设计参数,并建立简单可行的裂缝参数计算模型,建立的改进模型提高了缝长、缝宽计算的精准率。结合地质因素,从单因子和多因子两个角度,对影响压裂裂缝参数的压裂施工因素进行了分析,认为:一般情形下,施工参数与裂缝参数成正相关,达到一定程度后,相关性就不明显。在此基础上,优化压裂施工参数,为后续的施工设计提供一定依据。     

致密油藏体积压裂建模理论与方法

致密油藏储层渗透率低,地层流体向裂缝渗流受到限制,常规压裂增产幅度不高.而采用体积压裂,“打碎”储集层,形成复杂缝网,可实现裂缝与油藏的接触面积和体积最大.为有效描述致密油藏体积压裂,采用双渗模型模拟SRV区域,然后用对数网格步长加密,分别描述天然裂缝、人工缝网、基质系统.采用Latin Hypercube方法,对模型进行敏感性分析,找出了影响产油量和产水量的敏感性因子并进行排序.采用DECE方法,通过多次自动历史拟合反推人工缝网和天然裂缝参数.最后通过Petrel软件建立基质模型,作为双渗模型的基质系统,历史拟合反推得到的裂缝参数作为裂缝系统,建立完整的双渗模型,并进行生产预测,证明了致密油藏体积压裂采用此建模方法的可行性.     

2022 年 3 期目录

随着人工智能技术的快速发展及其在油气领域的广泛应用，智能压裂技术取得较大的进展，包括裂缝参数及压裂参数智能优化、智能压裂流体及材料、智能压裂设备及工具、压裂风险智能预警系统、压裂参数实时优化智能控制和压裂裂缝智能监测技术等方面，但其智能化程度不一，没有形成一个完整的智能压裂技术体系。在分析智能压裂技术现状的基础上，指出了智能压裂的发展趋势，包括开展小数据样本的深度挖掘、建立基于三维甜点分布的地质工程一体化压裂智能决策平台、研制智能响应性压裂流体及材料、研制裂缝扩展四维智能监控模型并实现可视化、研制无人值守压裂设备及智能工具等，这对于形成完整统一的智能压裂技术体系，实现新一轮水力压裂技术的革新具有重要意义。      

层间应力差对水力裂缝扩展影响的大尺度实验模拟与分析

储隔层水平地应力差是水力裂缝高度延伸的主控因素,采用大尺寸全三维水力压裂实验系统模拟储隔层地应力条件,对长庆长6砂岩进行水力压裂裂缝垂向扩展模拟实验,并实现对大尺度岩样内部裂缝扩展的全三维实时声波监测。通过声波监测结果与实际裂缝形态对比,讨论了层间应力差、施工参数(排量、黏度)、施工压力对裂缝垂向延伸的影响。结果表明:缝高受层间应力差控制明显;同时施工参数也会影响裂缝的垂向延伸,高黏流体压裂有利于缝高延伸;对于均质致密砂岩岩样,实时声波监测技术能够对裂缝扩展动态进行有效监测。本研究为缝高延伸机理研究提供了实验手段,也为现场微地震监测提供参考。     

页岩气微地震压裂实时监测技术——以四川盆地蜀南地区为例

长水平井段多井拉链式水力压裂是提高四川盆地蜀南地区页岩气产量和降本增效的重要手段。微地震压裂监测因其能够对水力压裂裂缝进行实时成像而被广泛应用于页岩气压裂效果评估和压裂参数优化调整。但目前国内页岩气微地震压裂监测仅能按照压裂监测前设计的参数完成平台井压裂作业后才能评估压裂效果,其评估结果只能为下一个平台井的压裂参数提供指导,缺少对正实施井进行实时优化压裂参数的经验,致使微地震压裂监测的实时作用失效。为此,利用放射状排列微地震地面监测和微地震井中联合监测技术,采用实时定位方法,对四川盆地蜀南地区页岩气长水平井段多井拉链式水力压裂裂缝进行实时成像,实时评估压裂效果,现场实时指导了前置液参数、射孔、暂堵剂的投放时间等参数的优化,有效避免了重复压裂、压裂效果不均等现象,提升了压裂改造效果。2口井组的实践结果表明,微地震压裂实时监测在实时评估压裂效果和实时优化压裂参数方面能够发挥重要作用,平均测试页岩气产量增加2~5倍,值得进一步借鉴和推广。     

水平井定向射孔裂缝起裂与穿层特征数值分析

为了探索水力裂缝的起裂形式和受控因素影响以及水力裂缝扩展至产层隔层界面处的穿层特征,运用基于有限元的数值模拟方法建立数值模型对其进行分析和研究,重点探讨了压裂双裂缝形成的可能性和条件,模拟了裂缝延伸至产层与隔层界面处的穿层现象。结果表明,地应力差和射孔方位角对压裂裂缝的起裂形式影响显著,地应力差越大,则裂缝从射孔方向起裂的可能性越小,方位角越大,从射孔方向起裂的可能性也越小,此时若水泥环失效,裂缝可从井壁大主应力方向起裂;若满足岩层物理力学与压裂条件,裂缝同时从射孔方向和井壁大主应力方向起裂的双裂缝起裂形式是可能的;在裂缝延伸过程中,产层与隔层弱胶结界面可使裂缝钝化或滑移成“T”型裂缝,弹性模量较小的隔层有利于裂缝穿层并继续延伸。数值分析结果可对水平井射孔参数优化及水力压裂施工提供些许参考。     

水力压裂微地震裂缝监测技术及其应用

水力压裂形成的裂缝渗透率和导流能力是影响压后效果的重要因素。利用裂缝监测技术可以分析裂缝扩展规律．优化指导压裂设计。由于该技术可监测裂缝生成、评价压裂效果,为调整压裂设计和油气田开发方案提供参考依据．对低渗透油藏增产具有十分重要的意义。文中首先阐述了水力压裂微地震裂缝监测技术的原理和特点．其次结合某油田水力压裂微地震资料,通过反演微地震震源位置信息,推断出每次压裂产生的裂缝参数,并进行了水力压裂裂缝发育和演化的过程预测．研究结果表明,水力压裂微地震裂缝监测技术可以用于指示裂缝位置、分析裂缝发育情况,并辅助微地震位置精确反演,指导水力压裂施工作业。     

地表测斜仪在监测复杂水力裂缝中的应用

通过压裂监测可以得到准确的裂缝参数,有助于指导和完善非常规资源的开发。本文详述了测斜仪压裂裂缝监测技术的原理,借鉴Okada线弹性理论和基于蒙特卡洛法的模拟退火反演方法,通过建立三种复杂裂缝模型,对各模型对应的地表倾斜场分别进行了正演模拟,对所得数据附加一定的随机噪声之后又运用基于复杂裂缝模型模拟退火的方法进行数据反演。结果显示,测斜仪监测方法能够较好地估计复杂裂缝的走向、倾角和体积分布等,弥补了微地震方法在说明监测有效压裂体积方面的不足,为使用微地震和测斜仪进行联合压裂监测提供了一种思路。     

吉县区块煤层气U形水平井水力压裂裂缝形态监测与模拟实验

为准确获得吉UX井开采层位水力压裂裂缝的形态及方位,利用地面测斜仪水力压裂裂缝监测技术,对吉UX井9段开采层位进行水力压裂裂缝监测,获得了水力压裂裂缝的形态;利用真三轴水力压裂模拟系统,模拟吉县区块地应力状态,对煤岩进行了水力压裂模拟。监测和实验结果都表明,裂缝扩展以水平缝为主,用水平井在一个小层内压裂,纵向上难以有效沟通多个小层。据此认为,吉县区块采用水平井压裂沟通多个小层的开采方式,具有极大的投资风险。     

低渗透油藏裂缝方向偏转时井网与水力裂缝适配性研究

受储层非均质性等因素的影响,人工裂缝方向可能偏离井网方向.若裂缝参数设计不合理,则会给油田开发带来风险.为此,对低渗透油藏裂缝方向发生偏转时井网与水力裂缝适配性进行了研究.采用流线模拟技术,分析了菱形反九点井网压裂后的渗流场特征.以华庆油田X井区为例,建立了裂缝方向发生偏转时的压裂数值模拟模型,研究了不同井裂缝参数对生产动态的影响.结果表明:当裂缝方向发生偏转时,压裂井网渗流场会发生明显变化,应根据流线分布特点重新划分井组模拟单元;不同井处缝长对生产动态的影响程度不同,且各井裂缝之间存在明显的干扰现象;增加处于裂缝不利方位上的边井处缝长,提高采出程度效果较差,该井处裂缝不易过长,而在一定范围内增加处于裂缝有利方位上的边井和角井处缝长,提高采出程度效果显著,可适当增加其缝长.利用正交试验,优选出裂缝方向发生偏转时与井网相匹配的最佳裂缝参数组合为:1号边井、2号边井和角井处的裂缝穿透比分别为0.3,0.7和0.6,裂缝导流能力为30 μm2· cm.     

定面射孔技术在姬塬地区长9底水油藏的应用

姬塬长9地层总体上裂缝发育程度较弱,压裂裂缝的延伸受地应力控制,储层脆性普遍较大,压裂缝高度控制难度大。在前期理论研究和应用实验的基础上选用定面射孔技术改变井筒内同一横截面的地应力分布,诱导压裂裂缝在射孔孔眼的应力集中带生成,从而有效控制水力压裂裂缝走向沿着井筒径向扩展,达到最佳改造效果。介绍了定面射孔技术,分析了长9储层的裂缝发育情况及地应力方向;研究定面射孔技术配合加酸或采用小规模压裂改造底水油藏的方式。通过试油效果对比,证明定面射孔技术配合加酸工艺或采用小规模压裂方式明显优于常规射孔压裂方式,能有效改善底水油藏易出水的现状。