裂缝干扰下水平井破裂点影响因素分析

为了解水平井分段压裂过程中先压开裂缝诱导应力干扰下后续裂缝破裂点位置的影响因素及其影响规律,指导水平井分段压裂射孔位置的选择,推导建立了非等裂缝半长、非等间距和任意裂缝倾角的水力裂缝诱导应力干扰数学模型,在此基础上形成了破裂点计算数学模型。结果表明包括裂缝条数、长度和净压力在内的先压开裂缝参数以及原始主应力状态、水平井方位角和完井方式等都会影响后续裂缝破裂压力大小,从而影响破裂点的位置,其中原始地应力、已压开裂缝条数和长度以及完井方式对破裂点位置存在较大影响,水平井方位角和已压开裂缝净压力对破裂点位置影响较小;对于原始水平主应力差较小的砂岩储层,裂缝间干扰严重会导致应力发生反转,增大后续起裂裂缝破裂压力,导致施工困难,因此应该尽量避免裂缝间干扰;对于页岩储层,目前采用的分段多簇射孔技术,段间距定为60 m左右破裂压力更低,更易于裂缝起裂。     

低渗气藏压裂水平气井产能影响因素分析

结合低渗气藏水平井压裂后裂缝形态特征,应用节点分析理论和压降叠加原理,建立了气藏压裂水平井产能预测模型。运用产能模型分析了裂缝形态因素、裂缝间距、裂缝条数、导流能力以及储层渗透率等因素对产能的影响。结果表明:气藏压裂水平井产量随裂缝条数、裂缝长度、裂缝间距和裂缝导流能力的增加而增加,但这些参数达到一定值后,产量增加幅度减小;裂缝的非均匀分布会增加压裂水平气井整体的干扰作用,应尽量保持裂缝间距相等;由于"屏蔽"效应作用,应适当减小中间裂缝的长度,增加两侧裂缝的长度。     

水平井分段压裂破裂压力计算

水平井分段压裂时,形成的初始裂缝会诱发井筒周围应力分布二次改变,产生诱导应力场。诱导应力场将会对后续裂缝起裂产生影响。在考虑原始井筒周围地应力分布状态的基础上,结合弹性力学理论和岩石拉伸破裂理论,建立了诱导应力场中井筒地应力分布模型和破裂压力计算模型。研究结果表明:诱导应力的大小和分布取决于裂缝间距、裂缝缝高及原始地应力。随着裂缝间距的增加,沿着井筒方向诱导应力逐渐变小;定间距时,随着裂缝高度的增加,破裂压力也随之增加;原始地应力分布与诱导应力场中破裂压力的变化规律无关,只决定着裂缝破裂压力增加的幅度。该结果对于优化水平井分段压裂设计具有一定的指导意义。     

致密储层水平井体积压裂段间距优化方法

目前致密储层的主要开发方式为水平井+体积压裂改造,但对于天然裂缝不发育的储层,通常难以形成复杂的裂缝网络系统,不能够达到预期的改造目标。针对这种情况,在研究压裂过程中诱导应力场变化的基础上,建立了诱导应力和原地应力相叠加的数学模型,结合缝间应力干扰分析结果,形成了体积压裂段间距优化方法。研究结果表明,利用水力裂缝之间的应力干扰中和原始地应力有利于形成复杂裂缝,并且在同样的原始地应力条件下,随着裂缝高度和裂缝内净压力的增加,形成复杂缝网的段间距会增加。现场实例计算验证了通过应力干扰确定水平井压裂段间距优化方法的可行性,该优化方法对致密储层水平井分段体积压裂设计有一定的借鉴意义。     

致密油藏压裂水平井Blasingame 曲线分析

致密油藏渗透率较低,需要应用水平井大规模压裂的方法才能进行有效开发,压裂后形成的基质与裂缝为2种渗流规律差异性较大的介质,需要新的产量分析模型才能适应致密油藏压裂水平井开发动态分析的需求。在对致密油藏基质与裂缝2种介质不同渗流规律研究的基础上,建立水平井多段压裂双重介质耦合产量模型,并应用有限体积法在非结构混合网格的基础上进行模型求解,同时,制作典型致密油藏压裂水平井Blasingame曲线,并对该曲线特征进行分析,将压裂水平井开发生产阶段划分成裂缝线性流、过渡流和边界控制流3个阶段;基质启动压力梯度、裂缝条数、裂缝间距和裂缝长度对Blasingame曲线有着重要的影响,该曲线在后期的边界控制流阶段随着启动压力梯度的增加而线性地平行下移,在中、前期随着裂缝条数的增加而向上分散,在中期过渡流阶段随着裂缝间距与裂缝长度的增加而向上突出,但裂缝间距对曲线的影响更显著。     

射孔水平井分段压裂起裂压力理论研究

综合考虑井筒内压、原始地应力分布、先压水力裂缝的诱导应力等因素,根据叠加原理及弹性力学理论,建立了射孔水平井分段压裂起裂压力计算模型,分析了初始及后续裂缝的起裂规律。研究结果表明,初始裂缝产生的诱导应力分布受裂缝间距影响。当初始裂缝缝长一定时,沿井筒方向诱导应力逐步降低,直至地应力场趋于原始地应力场;射孔水平井裂缝起裂受射孔方位角的影响,最佳射孔方位由井筒周围地应力分布决定;先压裂缝产生的诱导应力场会导致后续裂缝的起裂压力增大,这种影响会随着裂缝半缝长的增大而增强;半缝长一定时,起裂压力的增加幅度随着裂缝间距的增加递减。      

苏里格气田水平井压裂裂缝参数优化

近年来水平井压裂作为提高低渗气藏产量及采收率的重要手段在苏里格气田得到推广应用,利用建立的压裂水平井产能数值模型计算分析了裂缝条数、裂缝长度、裂缝导流能力、裂缝间距、裂缝平面与水平井筒夹角对压裂水平井产量的影响,并绘制了各因素与产量的关系图版,依据多因素正交试验分析方法得出影响压裂水平井产能的主要因素依次是裂缝条数、裂缝间距、裂缝长度、夹角以及裂缝导流能力,最后依据提出的综合优化思路优化了苏里格气田水平井压裂合理的裂缝参数。     

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     

水平井分级压裂优化设计软件研制及应用

为了提高水平井压裂效果的成功率和有效率,针对水平井分级压裂的特点。综合裂缝拟三维延伸模型、支撑剂运移模型、水平井压后产能预测模型、起裂压力预测模型、温度预测模型,通过引入NPV评价方法优选裂缝参数,编制了水平井分级压裂优化设计软件。该软件可以分析多裂缝条数下不同裂缝条数、裂缝长度、裂缝导流能力、裂缝间距组合参数的NPV值,通过选择最优的裂缝参数组合和设计出需要的施工泵序,为选择合适的压裂材料和设备提供依据。通过对压裂水平井的实例,模拟结果与实际情况比较接近,表明了本软件的实用性和可靠性。     

煤层气水平井分段压裂裂缝参数优化设计

运用水平井分段压裂开采煤层气是单井增产的最新手段之一,其中人工裂缝参数设计是影响煤层气水平井压裂后投产效果的重要因素。通过数值模拟研究了沁水拗陷东翼中段区块压裂后单一指标变化下不同裂缝条数、裂缝长度、裂缝间距及导流能力对煤层气水平井产能的影响,采用正交试验法定量研究不同裂缝参数值对压裂水平井产能影响的主次顺序和显著程度,进而确定出研究区内煤层气水平井最佳的压裂裂缝参数组合,为目前处于起步阶段的煤层气水平井压裂优化设计提供参考。研究结果表明,煤层气水平井压裂裂缝条数保持2~3条,裂缝长度130~160 m,裂缝间距400~600 m,导流能力15~25 um2·cm,压裂效果和经济效益最理想。