注入流体诱导应力场模拟计算

对油气井压裂改造时,向井眼内注入大量流体,井筒周围应力场重新分布,主要通过积分形式求解,过程繁杂,且对应力场的影响因素分析较少.利用拉氏变换,以流固耦合控制方程和应力平衡方程等为基础,结合注入流体诱导应力场的积分形式解,在定压条件下推导内、外边界拉氏变换解;利用Stephfest拉氏数值反演方法对变换解进行数值求解.数值模拟结果表明,切向应力场在最小水平主应力方向上变化较大,距离井壁越近,注入流体诱导的切向应力场值越大,随着距离增加,其值变小;在一定条件下(如地应力差较小),切向应力场发生反转,使得压裂裂缝转向.切向应力场与注入时间、流体黏度和地层渗透率等因素有关:延长注入时间、增加注入体积、较低的液体黏度和较高地层渗透率有利于使切向应力场增加,诱导切向应力场发生反转,有利于人工裂缝转向.

中、上扬子地区上奥陶-下志留统页岩气开发水平井井眼轨迹优化

经对我国中、上扬子地区上奥陶统五峰组-下志留统龙马溪组富有机质页岩段的沉积序列、含气性和可改造性等有关参数分析,将其划分为四个小层,并确定富有机质页岩的1号和2号小层物性最好,为最优储层。采用我国唯一的大型全三维水力压裂物理模拟实验系统对不同小层的岩样进行压裂评价实验分析,得出底部页岩脆性矿物含量高、天然弱面发育,压裂裂缝延伸受层理影响,形成复杂裂缝网络。结合我国已完钻页岩气水平井产气效果分析,确定中、上扬子地区五峰-龙马溪组页岩气开发水平井轨迹选择应在底部20 m左右优质页岩段。

应用灰色关联法分析影响酸岩反应速率的主次因素

利用灰色关联分析法,以长庆油田高桥区块下马家沟组白云岩岩心的酸岩反应动力学实验数据为基础,对碳酸盐岩反应速率的4个影响因素:酸液浓度、地层温度、酸液黏度和圆盘转速进行了分析评价,结果表明,四个因素的灰色关联度大小顺序依次为:转速>温度>浓度>黏度。进一步明确了各相关性状对反应速率影响的大小与主次关系。

四川长宁A平台页岩气水平井组压裂地面测斜仪监测评估

四川长宁A平台是我国第一个页岩气丛式水平井井组平台,也是国内首次采用"拉链式"压裂作业模式进行"工厂化"压裂作业的平台。为更好地认识该平台压裂模式中水力裂缝的形态和扩展规律,指导该区块其他井组优化压裂设计,采用地面测斜仪对该井组3口水平井分段压裂裂缝进行了监测,获得了裂缝的形态、体积和长度,并对监测结果进行了对比分析,探索了影响裂缝形态的因素。结果表明:即使同一个井组,水力裂缝形态也会具有很大的差别,天然裂缝和水平层理对水力裂缝形态具有重要影响;当天然裂缝发育时,水力裂缝以垂直缝为主,裂缝延伸距离大,反之则水平缝与垂直缝同时发育,且体积相近,裂缝延伸距离小。

致密砂岩气藏体积改造增产效果数值模拟

随着勘探开发工作深入,致密砂岩气藏储量所占比例不断提高,体积改造是实现该类气藏突破的重要技术手段。为研究体积改造在致密砂岩气藏中的增产效果,采用Eclipse油藏数值模拟软件,以苏里格致密砂岩气藏为基础,基于数值模拟方法对体积改造与常规压裂的开发效果进行对比,研究了不同基质渗透率和裂缝网络间距对体积改造增产效果的影响。结果表明,基质渗透率和裂缝网络间距对体积改造的有效性起关键作用;基质渗透率越低,裂缝网络间距越小,体积改造的增产效果越好;当基质渗透率达到一定界限时,体积改造的增产效果有限,不适合大规模体积改造;降低裂缝网络间距,可提高体积改造有效性的基质渗透率界限。该研究对致密砂岩气藏进行体积改造,提高单井产量和气田开发效果具有指导意义。

页岩气藏体积改造中的慢滑移现象

页岩压裂中慢滑移产生的剪切变形,能在水力裂缝周围诱发大量具有渗流能力的网络通道,是页岩气单井产量的重要来源。四川两口相邻页岩气水平井,采用相同的体积改造工艺、压裂规模、压裂液及地面微地震监测技术,压裂试气产量却相差很大。在获取井物性参数的基础上,结合微地震监测及解释结果,利用气藏数值模拟方法,进行了压后产量拟合,同时对两口井压裂施工压力进行比较分析,并进行了压裂净压力拟合。结果表明:产量较高的压裂井压裂过程中,存在微地震无法监测到的沿着天然裂缝或断层不产生高频地震波的由慢滑移形成的裂缝网络,其对产量的贡献达到了71.5%。

石英砂用于页岩气储层压裂的经济适应性

四川盆地长宁—威远地区页岩气储层最小主应力介于44~68 MPa,一直使用可在高闭合压力下保持高导流能力的40~70目陶粒作为主要的支撑剂,但用量大、成本高。为了进一步降低支撑剂的成本,在采用气藏数值模拟方法论证储层所需的支撑裂缝导流能力的基础上,利用页岩气井生产分析结果和人工裂缝模拟结果研究储层作用在支撑剂上的有效应力、有效应力的加载速度和支撑剂的铺置浓度,提出了适合该区页岩气井压裂支撑剂导流的实验方法,评价了石英砂的导流能力及其对页岩气产能的影响,并利用该方法进行了支撑剂的筛选和现场试验。结果表明:(1)页岩基质渗透率小于6.0×10-4 m D时,主裂缝导流能力介于0.8~1.0 D·cm、分支裂缝导流能力介于0.05~0.10 D·cm即可满足生产需求;(2)当主裂缝垂直于最小主应力方向、分支裂缝垂直于主裂缝时,该地区页岩储层作用在主裂缝内支撑剂上的有效应力最大值为54 MPa,作用在分支裂缝内支撑剂上的最大有效应力约为69 MPa;(3)对标准支撑剂导流能力评价实验方法进行了修改——应力加载速度为1.0 MPa/min,支撑剂铺置浓度为2.5 kg/m2,最高加载压力设定为70MPa;(4)优选70/140目石英砂能够满足该区页岩气井压裂需求。在该区2个平台4口井的应用效果表明,将石英砂比例从30%提高到70%~80%,单段产气量无明显变化,单井可以节约支撑剂成本60万元~100万元,如果石英砂本地化,则成本可进一步降低。结论认为,该项成果为在基质渗透率极低的致密油气储层中采用石英砂替代陶粒以降低成本提供了技术支撑。

中石油页岩气储层改造技术现状与发展趋势

在总结国内页岩气勘探开发现状的基础上,着重分析了中石油页岩气储层改造的进展,从改造原则,设计实施方法,主体施工工艺,工厂化作业模式,压裂材料选择,监测手段以及压后返排等8方面详细论述了储层改造技术,最后针对页岩气储层改造面临的挑战提出了技术展望,对后期页岩气储层改造具有重要的指导意义。

基于物质平衡原理对页岩气压裂储层有效改造体积进行估算方法研究

储层改造体积(SRV)是评价储层改造程度的一个重要参数,目前常用微地震、微形变等现场裂缝监测方法来计算SRV的大小,但由于受施工条件、环境、技术适应性及经济等因素影响,这些方法应用受到一定的限制。为快速经济地实现页岩储层改造体积估算,将页岩气储层改造后发生渗流的体积视为有效改造体积(ESRV),并假设有效改造体积为定容体,建立物质平衡方程,通过生产一段时间后关井进行压力恢复,根据累计产气量和储层压力变化估算有效改造体积大小。利用该估算方法对长宁区块一口页岩气水平井压裂效果进行了评价,结果表明,该方法计算方便,可作为页岩气井压裂改造效果评价的一种补充技术手段。

考虑应力干扰的致密油气压裂设计及实现方法

为掌握应力干扰的优化设计方法和手段,分别建立应力场变化的平面模型和数值模型.采用对比模拟分析的方法,提出压裂滤失引起的孔隙压力升高与人工裂缝支撑对应力场的影响互为反作用,从而导致诱导应力场在裂缝附近存在非转向区域,且可通过优化裂缝间距和缝内净压力来消除非转向区域的论点.研究结果表明：水平主应力差为2MPa,单缝扩展时缝内净压力为16MPa可消除非转向区域;水平差应力为8MPa,净压力为18MPa下,两条裂缝间距为30-60m可消除裂间的非转向区域;水平差应力8MPa和缝间距为20m以下,净压力为19MPa可消除裂间的非转向区域.现场试验时通过水平井段内分簇射孔,并优化施工参数,实现了裂缝间的应力干扰,裂缝复杂程度得以提高.

纤维暂堵人工裂缝附加压差影响因素分析

地层温度条件下自动可降解纤维能有效暂堵已形成的人工裂缝或天然裂缝,大幅提高缝内净压力,从而迫使人工裂缝发生转向,从其他方向启裂与扩展,增加油气藏改造体积。此时纤维在裂缝内形成滤饼填充带,形成一附加压差。理解纤维暂堵人工裂缝附加压差的影响因素,是优化纤维暂堵转向压裂设计关键参数的基础。由于缝内纤维滤饼引起附加压差影响因素众多,纤维转向压裂关键参数优化难度较大,本研究以纤维暂堵人工裂缝的物理模型为基础,利用经典水力压裂理论,推导并求解纤维滤饼附加压差的数学模型,模拟计算其影响因素的变化规律。模拟结果表明,较低排量、较小裂缝宽度和较高黏度有利于增大附加压差,加强纤维封堵裂缝的效果。结合裂缝延伸准则,得出井底压力增量与附加纤维滤饼长度两者成线性增加关系。