基于离散裂缝方法的多段压裂水平井数值试井模型

传统裂缝试井模型无法准确解释含天然裂缝储层的压力测试资料.基于数值试井理论和离散裂缝方法,建立了考虑复杂天然裂缝的多段压裂水平井数值试井模型,得到含离散分布的天然裂缝多段压裂水平井瞬态压力数值解.通过该模型,分析了不同裂缝属性对多段压裂水平井试井曲线特征的影响.为进一步验证模型在实际应用中的可靠性,对吉木萨尔油田JWA...     

压裂水平井的多模式裂缝网络试井模型及参数评价——以吉木萨尔页岩油为例

大型压裂技术是高效开发页岩油的重要手段之一，经过大型压裂后井筒周围会形成复杂裂缝网络，压后裂缝参数反演是压裂效果评价和开发参数优化的关键，但目前的渗流和试井模型难以满足页岩油复杂缝网反演的需求。为此，研究了页岩油压裂水平井复杂缝网的表征问题，建立了页岩油多模式裂缝网络半解析试井模型，包括体积压裂模型、压裂复合模型及离散缝网模型，利用点源方法、半解析方法和拉普拉斯变换等求解了多模式裂缝网络半解析试井模型，并开展了数值验证，划分了流动阶段，分析了流动段特征。在建立的多模式裂缝网络半解析试井模型基础上，对试井特征曲线进行了敏感性分析，并建立了试井曲线拟合方法，辅以生产历史拟合法，初步形成了基于试井理论的页岩油多模式裂缝网络参数评价思路。采用建立的缝网参数评价方法对吉木萨尔页岩油压裂水平井JA井与JB井进行分析，评价了裂缝网络参数，包括缝网几何形态、主次裂缝半长、主次裂缝导流能力、裂缝闭合前存储系数、裂缝闭合后存储系数和裂缝闭合时间等，并通过实例应用证明了复杂缝网参数评价方法的可靠性和实用性。     

多段压裂水平井的网格划分方法及其页岩气流动特征研究

复杂的流动机理、水平井与多段压裂的开发技术,导致页岩气数值模拟更为复杂。根据水平井及裂缝周围的流动特征,提出了多段压裂水平井的PEBI网格划分方法,即裂缝及水平井两端的扇形区域按径向流规律布点,裂缝及水平井的其它部位按线性流进行布点。将页岩简化为均匀介质,建立了耦合井储的数学模型,并基于全隐式离散格式进行了数值模拟。数值计算表明,多段压裂的水平井裂缝流动特征明显,在线性流阶段压力降落与压力导数曲线平行。在流动由线性流转为拟径向流后,曲线出现径向流特征,径向流特征的维持时间与油藏区域的大小相关。     

一种页岩油藏多段压裂水平井试井分析方法

水平井多段压裂改造技术能够极大地提高页岩油藏的采收率,因此,建立可靠的方法对准确评价多段压裂水平井压裂参数具有重要意义。针对页岩油藏多段压裂水平井,根据实际试井测试资料压力差导数曲线形态,建立了一种同时考虑主裂缝和次裂缝网的体积压裂改造试井模型,分析了模型的井底压力差和压力差导数理论特征曲线。结果表明:多段压裂水平井井底压力差及其导数特征曲线主要由6个阶段组成:井筒储集效应阶段、表皮效应阶段、主裂缝和次裂缝网双线性流阶段、次裂缝网线性流阶段、压裂改造区窜流阶段和拟稳定流阶段。参数敏感性分析发现:次裂缝网体积比越大,压力差导数曲线下凹程度越小;裂缝半长越长,压力差导数曲线上双线性流阶段持续时间越长、线性流阶段持续时间越短,曲线后期拟稳态流阶段整体下降。基于此模型提出了一种页岩油藏多段压裂水平井的压裂评价试井分析方法,实例分析表明,该模型能够有效拟合实际试井测试资料,并利用实际生产动态的产量和压力耦合分析验证了分析结果的正确性。该方法可以被推广到其他页岩油藏压裂参数评价中。     

从闷井压力反演页岩油水平井压裂裂缝参数和地层压力

页岩油压裂水平井投产前普遍先闷井,为快速评价体积压裂效果,提出基于页岩油藏闷井压力数据的压后评估方法。通过闷井数值模拟,表征压裂水平井缝网改造区域的压力扩散与流体运移规律,并建立闭合后线性流计算模型和裂缝储集控制数学模型,形成反演裂缝参数与地层压力的计算方法。结果表明,压裂停泵后改造区域依次经历井筒末段裂缝控制、全井段裂缝控制以及储集层基质控制下的9个流动阶段,其压降导数在双对数坐标下为不同斜率的多个直线段;应用于吉木萨尔凹陷4口典型页岩油水平井,证明了闷井压力数据能用于裂缝参数和地层压力反演,也验证了提出方法的适用性,可供评价压裂作业效果和优化平台井距借鉴。     

页岩气压裂水平井开发效果的数值模拟

页岩气藏低孔、特低渗、吸附气含量比例高、人工压裂裂缝网络复杂等诸多不同于常规气藏的特点,使页岩气藏压裂水平井与常规气藏在渗流机制及产能动态分析方法上存在很大差异。数值模拟作为产能动态分析方法之一,可以有效地模拟页岩气藏独特的属性参数及复杂的渗流特征。综合考虑页岩气吸附解吸、扩散及渗流,应用油藏数值模拟方法,建立了页岩气双重介质压裂水平井模型,分析了吸附气、天然裂缝、人工裂缝参数等对页岩气井动用范围、动用形状及生产动态的影响。结果表明,页岩气藏水力压裂裂缝和天然裂缝复杂的裂缝网络系统对页岩气井的动用形状有着重要影响,人工裂缝展布形态、人工裂缝参数(裂缝半长和导流能力)对页岩气藏的开发效果具有较大影响。     

页岩储层压裂应力阴影效应对缝网形成的影响

为深化认识页岩水平井多段压裂过程中的缝间应力阴影效应,提高缝网形成效率,基于离散元法建立复杂裂缝扩展模型,开展了多裂缝延伸数值模拟研究。重点分析了缝间干扰的影响因素,包括水平应力差、杨氏模量、缝间距、净压力和裂缝形成顺序,以及单条水平井交替压裂过程中水力裂缝与天然裂缝的相互作用行为。数值模拟结果表明：①水平井多段顺序压裂不易形成近间距裂缝,由于应力阴影效应,后继裂缝将偏离水平最大主应力方向,无法改造远井筒区域;②储层杨氏模量决定应力阴影作用距离,而净压力决定着裂缝周围产生的“应力阴影”效应的强度,高杨氏模量,低水平应力差地层,施工净压力越大,发生干扰的缝间距越大;③通过优化水力裂缝形成顺序,利用多裂缝应力干扰,可使得当前改造区域内水平地应力差显著地降低,有利于后继水力裂缝开启天然裂缝系统,从而提高缝网复杂性。研究结果可为页岩储层缝网压裂设计优化提供理论依据。     

页岩页理分形特征及在页岩油水平井体积压裂模拟中的应用

页岩储层非均质性强,导致水力压裂裂缝的扩展行为复杂、常规方法模拟难度大.压裂人工缝扩展的有效模拟和预测对页岩油藏的开发至关重要.引入分形因子理论,对页岩储层压裂人工缝的复杂度进行定量描述,建立压裂缝与弹性模量、泊松比和脆性指数等储层岩石力学参数之间的关系,在微地震监测成果的基础上,应用非结构化网格的离散裂缝技术,精细模拟页岩储层压裂人工缝的复杂形态.案例井压裂模拟结果表明,考虑分形因子的模拟半缝长与微地震监测相对误差平均为7％,而不考虑分形因子的模拟结果与微地震监测相对误差平均达53％,运用该方法能对页岩储层压裂人工缝的扩展过程进行有效刻画表征.该模拟方法为压裂效果评估与多段压裂水平井的优化设计提供了有力支撑.     

页岩油储层径向井立体压裂产能预测模型研究

页岩储层页理发育,常规水平井体积压裂纵向穿层能力不足导致改造程度受限。本文根据径向井立体压裂开发页岩油新思路,给出了径向井立体压裂的缝网形态描述方法,建立了页岩油三维基质—裂缝—井筒跨尺度流动模型,对比分析了水平井压裂和径向井立体压裂2种开发模式下的页岩油产能,研究了天然裂缝对页岩油产能的影响。结果表明：径向井立体压裂可打破裂缝层高限制,增强了储层改造效果,径向井层数和主井数越大,产能越高。以松辽盆地古龙页岩油藏为例,有天然裂缝条件下3井3层4分支径向井立体压裂缝网直接相交的水力裂缝是水平井压裂的1.35倍,第三年产油速率和总产油量均为水平井压裂的2.2倍以上,研究结果可为径向井立体压裂高效开发页岩油提供理论依据。     

玛湖凹陷风城组页岩油藏水平井压裂裂缝扩展模拟

水力压裂是玛湖凹陷二叠系风城组页岩油藏有效的开发手段,但压裂裂缝扩展特征不明确。针对该区水平井压裂起裂难和加砂难的问题,亟需开展水力压裂模拟,明确天然裂缝、岩石力学性质和施工参数对压裂效果的影响。依据玛页1H井实际泵压、压裂液排量、加砂量等压裂施工参数,采用Abaqus软件和Petrel软件建立二维压裂裂缝扩展模型和三维水力压裂模型,开展压裂裂缝扩展数值模拟。结果表明,压裂改造效果与天然裂缝关系密切,天然裂缝发育处岩石抗拉强度越小,压裂裂缝越易被天然裂缝捕获;当压裂段内杨氏模量较大时,形成的压裂裂缝缝宽小,且多沿着天然裂缝走向扩展滑移,加砂难度大;当压裂段内杨氏模量较小时,形成的压裂裂缝缝宽较大,可直接穿过天然裂缝,加砂相对容易。     

长庆油田陇东地区页岩油水平井细分切割压裂技术

长庆油田陇东地区页岩油储层脆性指数低、天然裂缝不发育、不易形成复杂缝网,进行分段多簇体积压裂时,受储层物性、地应力、各向异性及水力裂缝簇间干扰等因素影响,簇间进液不均,达不到储层均匀改造的目的。针对该问题,依据缝控储量最大化原则,在分级评价页岩油水平段储层品质及建立非均质地质模型的基础上,开展了基于甜点空间分布和综合甜点指数的细分切割单段单簇压裂布缝设计方法研究,优化了压裂施工参数,形成了页岩油水平井细分切割压裂技术。该技术在长庆油田陇东地区10口页岩油水平井进行了现场应用,取得了很好的压裂效果,应用井投产后日产油量较邻井高出35.9%。长庆油田陇东地区页岩油水平井细分切割压裂技术的成功应用,为类似页岩油储层改造提供了新的技术思路。      

深层页岩油水平井密切割裂缝均衡扩展数值模拟

中国页岩油储层非均质性强、粘度高和可改造性差,水平井分段多簇射孔体积压裂难以形成复杂的裂缝网络,单缝“缝控储量”低,必须寻求新的工艺突破。通过增加单个压裂段内的射孔簇簇数,使多个射孔簇裂缝在射孔段内均衡扩展,对页岩储层进行密切割,实现页岩油储层的充分改造,是中国页岩油高效开发的关键。考虑数千米长压裂管柱与射孔孔眼的摩阻以及多裂缝之间流体的竞争分配,建立页岩油水平井密切割多裂缝动态扩展的渗流-应力-损伤模型,并通过现场压裂施工数据验证其正确性。根据胜利油田页岩油储层的地质工程特征,开展射孔簇簇数、射孔孔眼数量、压裂施工参数等对多裂缝流体流量分配、应力干扰及裂缝几何形态影响的数值模拟研究发现：单簇裂缝扩展时,裂缝诱导应力最优波及距离为10 m左右;簇间距为10 m时,三簇裂缝均衡扩展射孔密度为20 孔/m,施工排量为12 m³/min,压裂液粘度为30 mPa·s;4个射孔簇时,压裂液均匀分配和裂缝均衡扩展的簇间距为10 m。此项研究为胜利油田页岩油勘探开发的突破奠定了理论基础。     

低渗砂岩油藏水平井开发井网模式优选

水平井开发油藏已成为提高储量控制程度和改善油田开发效果的重要手段,在我国许多油田开始得到普遍应用,根据水平井对油藏的适应条件,大庆、长庆等低渗、特低渗油田将水平井作为提高油井产能和油田产量的主要方式。利用数值模拟方法和矢量化井网概念研究了具有原生裂缝的特低渗油藏应用水平井开发的井网优化模式,以长庆油田元48井区长4＋5油藏为原型展开研究,主要包括井距、井网形式的模拟分析,水驱方向优选等,最后得到合理水平井开发井网形式。研究结果对同类油藏具有实际指导意义。     

致密油藏体积压裂水平井参数优化研究

“水平井+体积压裂”技术是获取致密性储层中工业油流的重要手段。为了对影响体积压裂水平井开发效果的参数进行优化设计,基于离散裂缝模型的数值模拟方法,采用更为灵活的非结构化网格,建立了体积压裂水平井模拟模型,经Eclipse软件及矿场实际井资料验证该模型可靠性较高,可准确地表征复杂裂缝的几何参数和描述流体在裂缝中的流动。利用长庆油田某致密油藏实际参数,对水平井方位、布缝方式、段间距、簇间距、改造体积等参数进行了优化设计,结果表明：当水平井方位与天然裂缝平行时,开发效果最好;根据累计产量的大小,哑铃型布缝方式优于交错型、均匀型、纺锤型布缝方式;段间距应大于相邻2段的泄油半径之和,避免段间干扰;簇间距应尽可能大,但要小于天然裂缝平均缝长;当改造体积一定时,细长形状的改造区域比短粗形状的改造区域开发效果更好,当工艺上难以增加压裂裂缝长度时,可通过增加段内簇数改善开发效果,簇数越多,初期累计产量越高,但最优簇数取决于开采时间的长短。研究结果可为致密油藏体积压裂水平井造缝设计提供依据。     

页岩油气藏水平井井间干扰研究现状和讨论

低渗页岩储层难以自然形成工业油气流,常采用水平井和水力压裂建立人工缝网以保证商业化开采。然而,随着大规模加密布井和压裂,水平井间距缩小、储层改造体积增加,井间出现人工裂缝导致的干扰,影响邻井的井口压力和产量,甚至诱发井控、套损和支撑剂侵入等问题,严重时导致水平井报废,极大地影响生产效率。此外,老井亏空会导致储层地应力在原位地应力的基础上发生动态演化,形成复杂地应力状态,继而影响加密水平井和重复压裂井的储层改造效果,限制井平台产能表现。我国准噶尔盆地、四川盆地、鄂尔多斯盆地等地的页岩油气资源开发已进入小井距和加密布井阶段,井间干扰已对正常生产产生明显影响,急需开展针对性研究。本文对国内外页岩油气藏的井间干扰现象、机理以及诊断方法进行全面、详细的介绍,并提出干预对策。研究认为:准确表征与预测压裂水平井井间干扰需要在地质工程一体化的框架下展开;对天然裂缝、断层、原位地应力和储层岩石力学特征的准确认识是评价井间干扰的前提;地层亏空诱发的动态地应力和复杂人工缝网的建模与表征是定量评价井间复杂缝网交互与连通的关键手段,也是定量预测井间干扰对于井平台最终可采储量(EUR)影响的有效方法;关井、老井注液、重复压裂、优化井距和压裂优化都是干预或减小井间干扰的手段。     

吉木萨尔页岩油下甜点二类区水平井压裂技术

为了解决准噶尔盆地吉木萨尔页岩油因其流度低和储层层理发育缝高受限导致水平井提产困难的问题,提高下甜点二类储层的有效动用程度,开展了密切割改造提升缝控程度、薄互层穿层压裂增加纵向动用程度技术攻关。研究了密切割改造技术,将平均簇间距缩短至13.6 m,大幅提高了页岩储层缝控程度;提高了直井压裂施工的排量及冻胶用量,验证了下甜点二类储层具备穿层压裂的可行性,形成了以水平井12～14 m3/min大排量、冻胶和滑溜水多段塞泵注、中小粒径支撑剂组合和2.7 m3/m高加砂强度等为核心的穿层压裂关键技术,保证了层理转折裂缝有效支撑。现场试验表明,该技术能够提高水平井压裂动用体积,二类储层试验水平井压裂后第1年累计产油量达9 183 t,是前期水平井产油量的3倍以上。研究结果表明,水平井密切割穿层压裂技术可以解决二类储层多薄油层难动用的问题,为页岩油二类区有效动用提供了新的技术途径。      

吉木萨尔凹陷页岩油密切割压裂多簇裂缝竞争扩展模拟

针对吉木萨尔凹陷芦草沟组页岩油储层地质特征,建立了重点改造井的密切割体积压裂裂缝扩展三维离散元数值模型,模型依据成像测井资料设置了随机分布的天然层理和高角度裂缝,依据纵向分层数据设置了小层及层间界面.模型模拟了不同分簇数和簇间距下的复杂裂缝扩展过程,分析了密切割体积压裂改造过程中多簇裂缝竞争扩展规律和改造后裂缝系统的立...     

低渗透油气藏水平井分段多簇压裂簇间距优化新方法

水平井分段多簇压裂中簇间距的大小是决定水平井分段多簇压裂成败的关键因素。为提高低渗透油气藏储层压裂改造效果,需建立合理的簇间距优化模型,而现有的优化方法多以应力反转半径作为最佳间距,并未定量化表征压裂后的储层改造效果。为此,基于弹性力学基础理论和位移不连续法建立了考虑水力裂缝干扰模式下的复杂地应力场计算模型,研究了天然裂缝在复杂地应力场条件下发生张开和剪切破裂形成复杂裂缝网络的规律,再以获得最大缝网波及区域面积为优化目标,形成一种新的簇间距优化方法。研究结果表明:(1)张开的水力裂缝会在其周围产生诱导应力,压裂液的滤失则会导致地层孔隙压力变化,相应的地层孔隙弹性应力也会发生变化;(2)天然裂缝剪切破裂区域与张开破裂区域重叠,且前者要远大于后者,可采用天然裂缝剪切破裂区域面积来表征复杂裂缝网络波及区域的大小。采用该方法指导了现场水平井的簇间距优化设计,实验井压裂后取得了理想的增产效果,为低渗透油气藏水平井分段多簇压裂的簇间距优化设计提供了借鉴和指导。     

填砂分段压裂技术在页岩油套变水平井的应用

针对井筒满足承压要求,但由于套管变形不能下入常规压裂工具进行分段压裂的页岩油水平井,通过极限填砂形成缝内砂塞,实现对已压裂层段的有效封隔,采用水平井填砂分段压裂技术进行分段压裂。为了不增加新的设备,研究形成了“尾追填砂”和“吹填缝口”2种填砂模式。长庆油田在华H40平台进行了页岩油套变水平井填砂分段压裂试验,累计填砂压裂8段,各段破裂压力均不一样,封堵效果可靠,施工成功率100%。现场试验结果表明,以“尾追填砂”填砂模式为主、“吹填缝口”填砂模式为辅,可以形成缝内砂塞,有效分隔已压裂层段,实现套变页岩油水平井的分段压裂,解决常规压裂工具无法下入的问题。