变裂缝导流能力下水力压裂整体优化设计方法

就油田开发过程中水力裂缝导流能力不断降低这一特点,提出了注水开发的低渗透油田变裂缝导流能力下水力压裂整体优化设计的新方法。该方法以注采井组为研究对象,建立了新的经济模型。考虑了压、注、采的费用或收益,并应用模拟退火算法优化缝长和裂缝导流能力。计算结果表明,提高裂缝妆始导流能力民是低渗透油田压裂效果的基础。     

低渗透率油藏压裂水平井产能影响因素

通过科学的抽象,建立了大量的非均质地质模型,以油藏数值模拟为手段,系统地研究了压裂水平井在低渗透率油藏中的开发动态,建立了压裂水平井累积产量增产倍数图版.所考虑的影响因素包括人工裂缝的方向、K_v/K_h、裂缝条数、裂缝长度、裂缝导流能力、储层渗透率、裂缝间距和非均匀裂缝长度等.研究表明：压裂水平井裂缝条数以3条相对较优;最佳裂缝长度与裂缝导流能力和储层渗透率有关;对于特定的油藏,存在相对较优的裂缝导流能力值;两条最外边裂缝的间距对压裂水平井产能有一定的影响;由于压裂水平井段上不同位置裂缝的产量贡献值有差别,建议加大中间裂缝的长度或导流能力,以达到裂缝间产量贡献值的均衡.在对裂缝条数、长度和导流能力研究的基础上,建立了增产倍数图版.     

压裂井裂缝导流能力研究

裂缝导流能力是水力压裂中一个重要的设计参数。在国内外已有研究的基础上，着重考虑了裂缝导流能力随着时间和缝长的变化，建立了模拟压裂井裂缝导流能力的二维单相的物理模型和数学模型，并对模型进行了数值求解。通过给出的实例计算，从一定程度上验证了模型的实用性和可行性，对准确认识裂缝导流能力、完善压裂设计、优化油气井的增产措施都提供了有益的指导。     

特低渗透油藏油井压裂裂缝参数优化

油井压裂开发是目前提高特低渗透油藏开发效果的有效手段。为了充分发挥水力裂缝的作用,裂缝参数必须设计得合理。以某特低渗透油藏为例,采用矩形网格剖分与PEBI网格剖分相结合的方法模拟水力裂缝,在300 m反九点井网条件下,运用油藏数值模拟方法对裂缝方位、导流能力及裂缝穿透比进行了优化,并采用正交试验法分析了裂缝参数对特低渗透油藏开发动态的影响规律。结果表明:压裂裂缝方位应考虑井网形式与最大主应力方向;裂缝的导流能力和穿透比不是越大越好,而是存在一个最佳值;在文中特低渗透油藏条件下,裂缝方位是影响采出程度的主要参数,其余依次为裂缝的导流能力和穿透比;裂缝导流能力是影响含水率的主要参数,其余依次为裂缝的方位和穿透比。      

压裂井裂缝导流能力研究

裂缝导流能力是水力压裂中一个重要的设计参数。在国内外已有研究的基础上,着重考虑了裂缝导流能力随着时间和缝长的变化,建立了模拟压裂井裂缝导流能力的二维单相的物理模型和数学模型,并对模型进行了数值求解。通过给出的实例计算,从一定程度上验证了模型的实用性和可行性,对准确认识裂缝导流能力、完善压裂设计、优化油气井的增产措施都提供了有益的指导。     

整体压裂水力裂缝参数对采收率的影响

针对低渗透油田五点法注水开发井网,采用数值模拟方法,研究了整体压裂改造中水力裂缝方位及参数对采收率的影响.提出了把油藏与裂缝按一个系统建立数学模型的求解方法,并通过实例计算和文献结果对比,验证了这种方法的可行性.     

超深裂缝性碎屑岩储层天然裂缝激活研究

针对塔里木油田白垩系巴什基奇克组超深裂缝性碎屑岩储层天然裂缝激活方法不明确的问题,根据摩尔-库伦破坏准则,对研究区储层天然裂缝发生剪切激活和张性激活条件进行分析,模拟测试了水力压裂和酸化压裂中的裂缝导流能力.研究结果显示:水力压裂中存在相互错动的裂缝导流能力是无错动裂缝的100～1000倍,无错动裂缝加砂后导流能力超过...     

坪北特低渗透油田整体压裂工艺技术研究

针对坪北油田低孔、低压、特低渗、低含油饱和度的岩性油藏特点，通过压裂工艺技术与油藏工程的结合，开展了整体压裂技术研究。根据储层地应力大小和方向确定开发井网，并依据井网及储层特点，对水力裂缝、裂缝导流能力、施工参数进行优化设计，对压裂方式、加砂程序进行优选，实现了水力裂缝系统与开发井网的优化匹配。经过八年的开发实践证明应用整体压裂技术可以提高油田总体开发效益，为坪北特低渗油田的正常开发提供技术支持和保证。     

水力压裂在边台潜山裂缝性低渗油藏的应用研究

依据辽河油田边台潜山裂缝性低渗油藏的压裂试验研究,认为:裂缝性低渗油藏水力压裂需解决的主要问题为加砂过程中容易出现早期脱砂和压裂液对天然裂缝的伤害。探讨了张开型天然裂缝油藏压裂研究方法及其施工优化程序,在设计与实施中,适当增加了施工排量、压裂液表观粘度与前置液百分数,并采用在前置液中加入一定浓度的粉陶防滤失剂来充填张开的天然裂缝,使其综合滤失系数下降。首次在水力压裂上使用油藏模拟(SimbestⅡ)进行了对裂缝性低渗油藏压后的生产历史拟合研究,进一步加强了对油藏特征与压后效果的认识。评估了已取得的增产效果。这实例研究对进一步发展张开型裂缝性低渗油藏的水力压裂技术提供了先导性试验与技术准备。     

超低渗储层水平井分段压裂裂缝参数优化

随着水平井多级分段压裂技术的不断突破和完善,超低渗砂岩油藏已成为勘探开发的热点。由于这类储层的特殊性,水平井分段压裂优化设计还处于探索试验阶段。为了提高超低渗砂岩储层压裂改造效果,有必要深入研究不同裂缝参数对水平井产能影响。为此,利用先进的非结构化网格和局部网格加密技术描述油藏和裂缝,另外引入β因子模拟双重介质的非达西渗流。然后运用油藏数值模拟技术进行了大量的单因素数值实验,研究了裂缝无量纲导流能力、裂缝半长以及裂缝级数对压裂井增产倍数以及含水率的影响,并优选出了适于超低渗储层的分段压裂水力裂缝参数。     

水平缝四点井网整体压裂裂缝参数优化设计

大庆长垣内部油田经三次加密调整后,部分区块采用四点法面积井网布井,由于井距小、地下油水关系复杂,为了实施水力压裂增产改造,必须选择合适的裂缝参数,以避免油井过早被水淹.为此,针对四点井网以及水力压裂后形成水平裂缝的特点,结合萨南油田表外储层的地质特征,建立了水平缝整体压裂改造后油水井生产动态预测模型,以整体压裂改造后的增产量、采出程度和经济效益为目标,进行了裂缝参数(裂缝半径、导流能力)优化研究.该研究成果在萨南油田实际应用取得了较好的增产效果和经济效益,为这类油田整体压裂改造裂缝参数优化设计提供了理论依据.     

低渗透裂缝性油藏水力缝延伸特征分析 --以克拉玛依油田百31井区佳木河组油藏为例

在分析百31井区佳木河组油藏天然缝发育特征、现今应力特征、水力缝延伸特征的基础上,重点分析了天然缝和现今地应力对水力缝的影响,归纳了低渗透裂缝性油藏水力缝的分布规律。天然缝发育特征、现今应力场特征不但决定了水力缝分布特征,而且直接影响着压裂施工;百31井区佳木河组油藏油井压裂时水力缝基本上都是沿天然缝延伸或对天然缝进一步改造和沟通;油井射孔段天然缝产状、发育程度、水平应力大小直接影响着压裂施工压力。     

火山岩气藏体积压裂多裂缝协同效应及控制机理

松辽盆地火山岩油气储藏进行水力压裂施工时出现的一些工程问题,如近井砂堵,支撑剂不能进入地层的现象等,主因是该储层存在天然裂缝。天然裂缝分布的复杂性及发育程度极大影响了地应力场的分布格局,同时改变了人工裂缝起裂及延伸机理,使该类油气藏的开采增加了很大的难度。文中探索和研究了火山岩气藏岩体天然裂缝对体积压裂人工裂缝协同效应规律及控制机理,建立了火山岩本体起裂应力状态方程及张性破裂与剪切起裂判断的模型,分析了水力裂缝延伸扩展和转向扩展形态。室内实验测试和现场实践应用取得了理想的效果,可为火山岩气藏水力压裂参数优化设计提供参考。     

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.     

岩石水力压裂微观破裂机制

基于岩石水力压裂微观破裂机制尚未被厘清的实际,以线弹性破裂理论为基础,以网格化定量模拟为手段,通过构建储层微观结构简化模型,对水力压裂缝延伸的微观过程开展模拟。依据模拟结果,对微观破裂次序、位置展开深入剖析,提出水力压裂的两种微观破裂模式,分别为沿孔喉突破的“结构破裂”和沿晶体薄弱面延伸的“本体破裂”。其中,“结构破裂”为主要破裂方式,“本体破裂”有利于增加新的渗流通道,对于提高采收率意义重大。     

裂缝性低渗透油藏稳态渗流理论模型

随机分布在储集层中的天然裂缝不同于与油水井相连通的人工裂缝,进行稳态产能方程研究时,在数学上用常规方法难以对其进行处理。用等值渗流阻力法解决了这个难题,建立了裂缝性低渗透油藏稳态渗流的理论模型。可利用该模型来研究天然裂缝参数对产量及压力的影响规律,也可研究人工裂缝参数对压裂直井产量的影响规律。该模型具有对裂缝参数考虑较全、简单实用的特点。计算实例从理论上说明了低渗透油藏中,油水井部署在天然裂缝发育处开发效果较好的原因。     

弹塑性储层水力压裂裂缝扩展研究

随着水力压裂技术在非常规油气资源开发中的大量应用,越来越多的学者发现传统的线弹性断裂力学不能对弹塑性储层中水力裂缝扩展进行准确预测。鉴于此,基于Mohr-Coulomb塑性理论,在考虑储层岩石塑性变形、压裂液流动与水力裂缝扩展非线性耦合的基础上,通过插入Cohesive单元的方法,建立三维多孔介质弹塑性土体模型,以此来研究弹塑性地层不同工况下水力压裂裂缝扩展规律。研究结果表明：水力裂缝在扩展过程中会在尖端产生明显的塑性应变,阻碍裂缝扩展;地层的抗拉强度越大,裂缝尖端的塑性应变越大,岩石的破裂压力越高,裂缝呈现出“短宽缝”的形态;增大压裂液的排量,会明显改变水力裂缝的形态,容易形成“长宽缝”,与此同时会使裂缝的扩展压力显著升高,给压裂作业带来困难。研究成果可为该地区现场压裂施工提供参考。     

复杂水力裂缝网络延伸规律研究进展

随着天然裂缝性储层、煤层气、页岩气、致密砂岩气、致密油和复杂岩性低渗透油气藏勘探开发进程的加快,大规模体积压裂实践及微地震裂缝实时监测技术对水力裂缝延伸模拟提出了巨大挑战。复杂网络裂缝延伸受储层岩性、岩石力学性质、地质力学和天然裂缝特征等影响,文中综述了天然裂缝对水力诱导裂缝延伸影响的国内外研究进展。水力诱导裂缝与天然裂缝相交前、相交时和相交后的复杂力学行为决定了水力诱导裂缝的复杂延伸规律：水力裂缝尖端逼近时,诱导应力场会导致胶结天然裂缝张性或剪性脱粘;相交时,天然裂缝可能出现剪切破裂导致压裂液大量滤失、或水力裂缝穿过天然裂缝沿原方向延伸、或转向沿天然裂缝延伸并在其端部或弱结构点起裂;相交后,可能出现多个裂缝尖端同时延伸的情况,形成复杂网络裂缝。真三轴压裂测试系统结合工业CT扫描、声发射装置、X-衍射等是研究复杂网络裂缝形成机理的主要试验手段;而非常规裂缝模型和扩展有限元方法（XFEM）是模拟复杂网络裂缝延伸的主要数值手段。XFEM是处理含裂纹等不连续问题的最有效方法,并具有有限元方法的所有优点,考虑到裂缝内流体压力是水力裂缝延伸的驱动力,故基于XFEM的渗流-应力-裂缝延伸全耦合研究是未来体积压裂复杂网络裂缝延伸模拟的重要发展方向。     

体积压裂水平井三线性流模型与布缝策略

低渗透致密储层进行大规模压裂改造在地层中形成多条裂缝及复杂裂缝网络是获得经济产能的主要手段,通过有效的方法对压裂水平井裂缝分布评价、压裂改造体积及压裂后产能预测对压裂施工效果分析具有重要意义。为此,在充分结合致密油储层特点和压裂改造设计思路的基础上,针对压裂措施后形成的分级多簇的裂缝排布及裂缝有限导流渗流特征,建立了水平井体积压裂三线性流数学模型,应用Laplace变换,求得定产条件下封闭边界单条裂缝的拉氏空间解;通过Stehfest数值反演及多裂缝叠加原理,得到了体积压裂水平井井底压力和产量的表达式;同时,结合美国巴肯致密油储层生产特征参数对模型的正确性进行了验证。对产能影响因素研究结果表明,裂缝排布方式对储层改造体积影响较大,级簇比越大累积产油量越高;增加裂缝条数可以有效提高储层动用效率,在进行水平井体积压裂措施设计时应充分考虑裂缝级数或簇数增加导致产量下降问题。研究结果对致密油储层水平井体积压裂设计及产能评价具有重要意义。