超低渗透油藏水平井重复压裂新老缝合理配比研究

超低渗透油藏初次压裂投产后，由于地层能量亏空严重、裂缝失效等原因，油井产量递减迅速，无法满足生产需求，需要进行重复压裂，重复压裂设计的关键是确定合理的布缝位置和重复压裂的新缝数量。基于长庆油田元284井区储层地质特征，结合初次压裂生产情况，建立了水平井重复压裂裂缝延伸数值模拟模型；对比了不同新老缝配比条件下重复压裂储层改造体积与最终开采效果，明确了重复压裂前注水补能提高重复压裂改造效果的机理；通过分析经济收益，获得了合理的新老缝配比关系。模拟结果表明：重复压裂新缝为2条、缝间距为20 m时，更有利于形成复杂缝网，提高采收率；随着2条老缝间重复压裂新缝数量增加，更有利于裂缝间相互沟通形成复杂缝网，提高储层改造效果；老缝间重复压裂的新缝数量较多时，由于裂缝之间的相互干扰，会导致开发生产前期产量增幅递减，但随着不断生产，由于储层改造更为充分，对后期稳产较为有利。研究结果为超低渗透油藏水平井重复压裂方案设计提供了理论依据。     

水平井分段多簇压裂缝间干扰影响分析

水平井分段多簇压裂在低渗透油气藏开发中发挥了巨大作用。为进一步提升油气产量,压裂段、簇数近年不断增加,同时也加剧了缝间干扰问题。合理利用裂缝产生的诱导应力干扰能够促使裂缝网络形成,使得储层改造体积增大。但是过高的诱导应力干扰也可能导致裂缝起裂困难,甚至造成裂缝砂堵,所以应当对缝间干扰问题进行相关研究。对此,采用位移不连续法建立了研究多簇裂缝诱导应力的数学模型,从局部应力场改变、起裂压力、裂缝宽度多方面研究了缝间干扰对分段多簇压裂造成的影响。模拟结果表明,诱导应力会导致局部区域水平主应力差异下降、破裂压力陡升、裂缝宽度下降等。分析显示,分段多簇压裂在利用诱导应力促进缝网形成的同时,也需要防止其对施工造成困难。研究结论对水平井分段多簇压裂具有指导意义。     

常压页岩气立体开发特征及缝网干扰规律研究

为明确页岩气藏立体开发井的压裂施工特征和生产规律，以南川常压页岩气藏为研究对象，分析了压裂干扰现象、缝网沟通机理以及对老井生产的影响。分析结果表明，立体开发井施工压力纵向上与地质静态参数具有一致性，平面上与井距正相关，与井间采出程度负相关；受储层物性和保存条件的影响，下部气层井产能优于中部气层井，优于上部气层井；同开发层系加密井压裂时，根据老井套压变化特征，可将新老井缝网干扰划分为高导流缝间沟通、高导流缝与低导流缝的沟通和低导流缝间沟通等多种方式。结合试井解释结果，明确压裂干扰对同开发层系试采井EUR、典型曲线的影响分为4类，对不同开发层系井日产水平影响较小。其中，当空间距离小于200 m的不同层系页岩气井进行拉链压裂时，新井施工压力会大幅升高。研究结果为常压页岩气田方案部署、压裂设计和压裂过程中动态优化调整提供了理论依据。     

致密油层水平井缝间干扰因素及干扰界限

多缝压裂所造的裂缝虽起增产作用,但缝间干扰现象更明显,而且各参数的相互干扰很难全面分析确定。建立压裂裂缝数值模型模拟确定各参数的相关性,研究影响裂缝干扰的主次因素,确定不同储层条件下的干扰界限。研究认为:在其他参数一定时,缝间干扰随原油流度和压力系数的增加而增加;裂缝长度对缝间干扰很小,可以忽略不计。研究成果对水平井压裂裂缝参数优化具有重要指导意义。     

雁木西疏松砂岩油藏压裂充填试验

吐哈盆地雁木西油田为典型疏松砂岩低渗油藏，通过引进缝高控制技术以及采用GOHFER全三维压裂模拟软件有效控制压裂裂缝缝高，避免压开水层，同时现场采用小型压裂诊断技术来修正压裂施工参数，结合生产实际，对部分井采取压裂充填的同时进行绕丝筛管砾石充填试验，试验取得了较好的效果，为疏松砂岩油藏的压裂提供了宝贵的经验。     

页岩气藏水平井水力压裂裂缝敏感参数数值分析

在计算页岩气井水平井分段压裂诱导应力和分析缝间干扰机理时,如果将页岩近似为各向同性体,将严重偏离工程实际。文中考虑了页岩弹性各向异性和孔隙渗流应力耦合效应,建立了水平井分段压裂三维有限元数值模型,针对水平井分段压裂方式、页岩力学特性对射孔簇间距的影响规律进行了敏感性研究分析。结果表明,裂缝形成的先后顺序影响裂缝周围诱导应力场,选择压裂方式与顺序压裂方式相比,形成的缝间诱导应力较小,最优缝间距也较小;页岩储层较高的弹性模量会引起较强的缝间干扰,导致缝宽和缝长均减小,页岩弹性模量各向异性越强,最优缝间距越大。所建有限元数值模型克服了仅适用于常规各向同性体诱导应力解析模型的限制,提供了相应的理论参考和技术支持。     

水平井分段分簇压裂缝间干扰和段间干扰建模——以昌吉油田吉7井区八道湾组油藏为例

昌吉油田吉7井区八道湾组油藏开发过程中直井水力压裂的储集层改造效果有限,产能受到限制,需要开展水平井多级压裂。针对吉7井区八道湾组的地质力学特征,采用扩展有限元法编制了非平面人工裂缝扩展模型,模型考虑了多簇裂缝同时扩展时的缝间干扰和分段压裂时邻近段的段间干扰,表征了吉7井区八道湾组水平井非平面裂缝扩展特征。结果显示,段内缝间干扰会抑制中间簇裂缝半长,使得外侧裂缝的缝宽更大、裂缝半长更长;缝间干扰和簇间干扰使得裂缝扩展呈现非平面特征,在几何形态上具有一定曲率。通过与压裂施工数据和微地震监测数据对比,认为裂缝数值模拟结果与现场数据拟合程度较好,模型在目标区域的应用效果较好。在吉7井区八道湾组开展水平井多级压裂实验,单井日产油量达到了同井区直井的7.8倍,取得明显成效。     

页岩油储层压裂井间干扰条件下受干扰井排采特征——以吉木萨尔页岩油储层为例

为提高页岩油储层单井动用程度、维持高产量生产，开发井距不断缩小，导致压裂井间干扰现象频发，受干扰井排采特征尚不明确。以多区复合模型为基础，结合双重介质等效压裂缝网模拟方法，建立干扰井和受干扰井数值模型，将页岩油储层受干扰井排采划分为闷井、返排、早期生产3个阶段，对压裂井间干扰条件下受干扰井的排采特征进行了研究。研究表明：闷井阶段邻井压裂干扰延缓了受干扰井地层缝网中压力衰减速度，干扰对生产的影响程度取决于裂缝连通类型；早期生产阶段，随井间连通裂缝条数的增加，压裂井压力受影响程度增大，受干扰井产量增加，但增加幅度受连通裂缝数量影响表现出明显差异。该研究为明确页岩油储层压裂井间干扰条件下受干扰井排采特征、制定合理的压后排采制度提供一定的指导。     

水平井分段分簇压裂缝间干扰和段间干扰建模——以昌吉油田吉7井区八道湾组油藏为例

昌吉油田吉7井区八道湾组油藏开发过程中直井水力压裂的储集层改造效果有限,产能受到限制,需要开展水平井多级压裂。针对吉7井区八道湾组的地质力学特征,采用扩展有限元法编制了非平面人工裂缝扩展模型,模型考虑了多簇裂缝同时扩展时的缝间干扰和分段压裂时邻近段的段间干扰,表征了吉7井区八道湾组水平井非平面裂缝扩展特征。结果显示,段内缝间干扰会抑制中间簇裂缝半长,使得外侧裂缝的缝宽更大、裂缝半长更长;缝间干扰和簇间干扰使得裂缝扩展呈现非平面特征,在几何形态上具有一定曲率。通过与压裂施工数据和微地震监测数据对比,认为裂缝数值模拟结果与现场数据拟合程度较好,模型在目标区域的应用效果较好。在吉7井区八道湾组开展水平井多级压裂实验,单井日产油量达到了同井区直井的7.8倍,取得明显成效。     

基于结构弱面及缝间干扰的页岩缝网压裂技术

为明确页岩储层中层理、天然裂缝等结构弱面和缝间干扰对缝网压裂效果的影响机制,根据全三维物模实验所观察到的裂缝扩展现象,理论分析了结构弱面控制下和缝间干扰影响下复杂裂缝的形成机制,并结合数模研究对现场有助于形成复杂裂缝的多种施工工艺和方法进行了探讨。最终得出：结构弱面可使与之相遇的水力裂缝停止、转向或产生新缝,结构弱面发生剪切错动或张开后均可成为页岩气流动通道;此外,缝间干扰会影响后续裂缝的几何形态,从而改变其与结构弱面的逼近角;2级主裂缝间可以产生分支缝,有利于增加裂缝复杂度,适当降低裂缝间距可在一定程度上增强缝间干扰。目前已进行矿场试验的大排量低黏压裂液、暂堵转向、平台“拉链式”压裂等措施取得了较好的监测结果,作业方式的改进和不同压裂技术的综合应用也是增加裂缝复杂度的有效途径。     

含裂纹高压注蒸汽管道的断裂参数计算与试验研究

应力腐蚀是引起注蒸汽管道失效破裂的主要原因,为了更好地揭开裂纹与应力之间的关系,采用ANSYS有限元软件计算了含裂纹管道断裂参数KI(I型裂纹的应力强度因子)和J积分值,并分析了裂纹开裂长度、注蒸汽压力对裂纹尖端断裂参数的影响。结果表明,裂纹开裂长度对管道破裂影响最大。对于相同尺寸的裂纹,大管径材料具有较大的KI和J积分值,因此,大管径材料对缺陷更敏感。     

边、底水气藏水侵规律可视化实验研究

针对边、底水气藏开发过程中的水侵问题,根据不同类型气藏的主要储集空间特征设计相对应的可视化物理模型,并利用水侵规律物理模拟实验系统开展了孔隙型、裂缝型、孔洞型和缝洞型气藏水侵规律可视化实验研究。结果表明：孔隙型气藏采出程度高,水侵前缘近似均匀推进,见水后水气比增加缓慢;水体在裂缝型气藏中优先沿着裂缝快速突进,同时在毛细管力和润湿性的作用下,储层基质发生渗吸,封闭基质中的气体,在缝网中间形成大量残余气,造成裂缝型气藏采出程度的大幅下降;储层中孤立的洞和缝主要为气藏提供储集空间,水体优先进入洞和缝,在局部对水侵影响较为显著,但对整体水侵前缘的推进影响不大;缝、洞沟通的气藏,水体沿着裂缝快速的充满洞,当出口端通过缝、洞与边、底水沟通时,气藏将在短时间内因为水淹而停产,此时气藏仅仅动用了缝和洞中的气体。研究成果对边、底水气藏的有效开发具有指导和实践意义。     

压裂斜井时射孔处雁形裂缝产生及干扰分析

在已射孔的斜井压裂过程中，射孔孔眼处会出现一系列的几乎相互平行的雁形裂缝。这些裂缝的延伸、连接受到地层应力及裂缝本身的影响，情况较为复杂，但它们的延伸和连接对压裂的成功与否至关重要。笔者对裂缝模型进行简化，将复变函数理论与位错理论相结合，并且考虑了裂缝表面有流体压力作用且裂缝之间存在相互干扰的情况下，建立了无限大介质中裂尖应力强度因子的数学模型，利用该模型可对雁型裂缝之间的相互干扰进行力学分析。应用数值方法对所建立的数学模型求解，得到裂尖的应力强度因子及转角，来预测裂缝连接情况。该结果可用来指导压裂井的射孔施工。     

小洼地区古潜山裂缝特征及油气成藏模式

辽河盆地中部小洼地区古潜山裂缝系统主要由中生代台安-大洼断层左行走滑活动形成,新生代强烈伸展对裂缝产生叠加改造作用,改善了裂缝储集性能。岩心薄片鉴定表明古潜山岩性主要为混合花岗岩,潜山裂缝发育较规则、连通性较好、开度大,裂缝倾角多在60°~85°,以高角度缝为主,油气显示良好。油气成藏研究表明,小洼古潜山靠近生油洼陷,油气供给充足,存在断层运移、顶部不整合面运移、内部裂缝运移等多种油气运移通道及多套储集体系,具有较大的油气成藏潜力。     

基于多元力学实验的深层页岩气储层脆性影响因素分析与定量评价

在地下高温高压条件下,川南深层海相页岩塑性显著增加,现有单一脆性评价方法难以准确表征其可压裂性,严重制约了该区“甜点”优选和工程改造。以川南深层五峰组—龙马溪组页岩为研究对象,通过三轴高温高压、断裂韧性及X射线衍射实验,开展了多种类型的页岩岩石力学性质评价及其影响因素分析,量化了不同载荷条件下岩石破裂的形态特征,并以此为标准,进行了脆性影响因素分析及综合量化评价研究。研究认为川南深层海相页岩具有高弹性模量、较低的I型断裂韧度特征,其脆性性质主要受控于矿物组分、温压条件及页理发育程度,并通过裂纹分形维数量化了岩石破裂的形态特征,且在高石英矿物含量（>50%）、低围压（<20 MPa）、中低温（<60 ℃）及页理化程度较高条件下,实验结束后的样品试件分形维数较高,破裂裂纹以复杂劈裂与剪切复合裂缝为主,相应的脆性较高。通过归一化的岩石力学参数和应力—应变曲线的脆性指数与分形维数之间的相关性分析,利用层次分析法建立了能够表征深层海相页岩脆性的综合评价指标。该评价指标能够很好地表征深层海相页岩脆性特征,且评价认为龙一段3¹小层脆性指数较高,为后期页岩气开发的主力目的层。     

低渗透率储层裂缝发育程度与储层产能关系研究

天然裂缝对储层压裂效果及储层的产液量有着明显的控制作用。利用声电成像测井资料,结合常规测井资料,对裂缝发育位置、裂缝类型等裂缝特征进行了分析,对储层裂缝类型与储层改造方式及效果进行了研究。认为针对不同储层裂缝类型应采取不同的压裂方式才能达到最好的产能效果。     

煤层气钻井井壁稳定机理及钻井液密度窗口的确定

在煤层中钻井时,保持井壁的稳定具有重要意义。为此,利用有限元软件分析了近井壁裂纹尖端的受力状况,比较了尖端与井壁两处应力集中的情况,结果表明,裂纹尖端受力高于井壁的应力集中约一个数量级。从断裂力学的角度,研究了近井壁裂纹的扩展,分析了裂纹扩展在节理煤岩井壁失稳中所起的作用,讨论了裂纹表面闭合、孔隙压力及井壁渗透性等因素对井壁失稳的影响。利用经典断裂力学理论即应力强度因子理论和最大周向应力准则,对近井壁的裂纹进行了抽象建模,建立了煤岩井壁失稳的判据。根据失稳判据,提出拉剪破坏压力和压剪破坏压力的概念,两者分别为节理煤层钻井液密度窗口的上下临界值,两者之间为井壁稳定,两者之外便是井壁失稳。利用山西沁水盆地的岩心数据及现场钻井资料进行了实例计算,基于常规岩石力学方法求出的破裂压力和坍塌压力分别为19.1MPa、6.4MPa,而用所建立的方法得到的上下临界压力为18.1MPa、7.6MPa。由此证明了所建立的方法得到的密度窗口小于前者,与实际情况更加相符。     

扶余油田储层裂缝特征及其与注水开发的关系

扶余油田目前已进入高含水后期开采阶段,油藏中裂缝的发育和分布直接影响着油田注水开发效果。在岩心裂缝观察、分析裂缝特征基础上,通过井间示踪剂测试、电位法测试等裂缝动态监测方法,应用人工裂缝与天然裂缝藕合关系对该油藏裂缝特征进行分析,预测了人工裂缝走向,为油田开发井网部署提供指导。     

地应力对爆炸压裂影响规律的数值模拟研究

为了揭示地应力场对井内爆炸压裂作用下裂缝形成及分布的影响规律,进行了井内爆炸压裂室内模拟试验。基于弹塑性损伤理论建立了井内爆炸压裂数值计算模型,在借助试验结果验证模型准确性的基础上,研究探讨了地应力场对爆炸压裂作用下裂缝扩展规律的影响。研究结果表明:试验条件下,炮眼内炸药爆炸后并未对炮眼造成粉碎性破坏,且裂缝沿曲线扩展;爆炸压裂作用下井壁围岩中将产生长而宽的主裂缝和短而细的次裂缝;主裂缝扩展方向受地应力场控制,垂直于最小水平地应力方向;不同地应力场条件下,裂缝扩展范围及密度亦随之发生改变。 研究表明,准确掌握地应力大小及方位,有利于控制主裂缝的扩展及分布形态。      

重复压裂前的地应力场分析

重复压裂是低渗透油藏增产稳产的重要措施之一,井眼周围和初次压裂裂缝附近的应力场分布对重复压裂裂缝的起裂和延伸有重要的影响。运用弹性力学和流固耦合理论,建立了原始地应力作用下的垂直井围岩应力、初次压裂裂缝诱导应力和孔隙压力诱导应力计算模型,实现了对重复压裂前井眼和裂缝附近地应力的定量研究;通过计算,得出了应力场和孔隙压力随空间和时间的变化特征。研究认为:孔隙压力变化和初次压裂裂缝在2个水平主应力方向产生的诱导应力,将改变初次压裂后井周的应力分布,并可能引起2个水平主应力的重定向;2个水平主应力的初始差值是决定应力是否发生重定向以及应力反转发生时间的关键因素。