扇形井网体积压裂地质工程一体化参数优化方法

根据扇形井网趾端和跟端井距差异性,结合位错理论、离散格子法和有限元流固耦合理论,建立考虑地质力学建模、诱导应力计算、水力压裂模拟以及压后产能评价的扇形井网体积压裂地质工程一体化方法,同时提出针对扇形水平井常规产能区和潜在产能区进行差异化压裂设计的思路。研究表明,对于研究的H1扇形井平台,先压裂常规产能区后,潜在产能区水平主应力差的最大降低幅度为0.2 MPa,无法引发应力反转,但应力差的降低,仍有利于水力裂缝的横向扩展。潜在产能区中Ⅰ区井段的压裂优化方案为只压裂2号井,簇间距30 m,单段排量12 m^(3)/min;Ⅱ区井段压裂优化方案为先压2号井,后压3号井,簇间距为30 m,单段排量为12 m^(3)/min。潜在产能区孔隙压降波及面积小,储集层动用程度低,可提高趾端区域的水力压裂改造强度,例如适当加密布缝、调整布缝结构,以扩大波及体积、提高动用程度。

基于物理信息约束的页岩油储层可压性评价新方法

储层可压性的准确评价是储层压裂设计和压后产能评估的重要前提。目前,采用岩石力学参数进行页岩可压裂性评价取得了较好的现场应用效果。因此,如何准确获取岩石力学参数成为至关重要的问题。通过建立一种基于物理信息约束的神经网络模型,该模型采用物理和数据双驱动,仅使用少量数据就能够实现岩石力学参数的准确预测。为验证模型性能的优异性,采用人工神经网络、随机森林和XGBoost模型与之进行对比。结果表明,物理信息约束的神经网络在少量数据下预测岩石力学参数的平均准确率高于95%,性能远优于其他模型。采用物理信息约束的神经网络预测得到弹性模量、泊松比、抗拉强度和断裂韧性4种岩石力学参数,基于岩石力学参数对储层可压性的影响,建立了基于脆性指数和力学参数的可压性评价方法。最后,以渤海湾盆地沧东凹陷K2段不同储层可压性为例进行验证。结果表明:研究区整体可压性较好,其中,纹层状混合质页岩可压裂指数高于0.7,可压性良好;纹层状长英质页岩、厚层状灰云质页岩和薄层灰云质页岩可压裂指数均处在0.4~0.7,可压性中等。评价结果与实际施工现场各储层日采油量进行对比,证实了可压性智能评价方法的可靠性,该方法可以推广至页岩储层可压性评价工作中。

基于多层感知机模型的煤层气井压后生产动态反演研究

煤层气井压裂后生产动态反演是实现气藏高效开发的关键技术。为了提高传统数值模拟方法的反演效率,借助机器学习建模技术和智能算法,开展煤层气储层割理渗透率、含气饱和度、裂缝半长、裂缝条数和裂缝导流能力等关键参数自动反演和程序化设计研究。采用嵌套型离散裂缝煤层气数值模拟器正演生成训练数据构造多层感知机模型,并结合智能算法实现储层-裂缝参数的协同反演,将自动反演技术应用于储层案例。研究结果表明:利用较少的训练样本(研究案例仅需要100组模拟样本),机器学习代理模型能够精确地仿真裂缝/储层参数与煤层气井日产量和累计产气量的定量关系;基于机器学习代理辅助的智能反演算法收敛高效,能够快速获得高反演精度下合理的煤层-裂缝参数组合模式。将机器学习建模技术与智能反演算法相结合,有助于推动煤层气藏智能优化技术的应用和发展,为加快中国非常规油气藏智能化开发提供理论指导与技术支撑。

基于GridSearchCV的页岩油储层丛式井地质力学建模

针对长庆页岩油部分部署区邻近水源、林源等环境保护区,以及传统井工厂模式采油效率低、地质力学认识不清的问题,提出并实施了新型丛式井工厂(扇形布井+常规布井)模式。以目标H区块页岩油储层为例,首先开展基于测井数据的储层物性及岩石力学参数的拟合,然后结合三维网格克里金插值模型并利用Scikit-learn机器学习方法中的网格搜索和K折交叉验证方法(GridSearchCV)优化克里金插值参数。最后建立考虑储层岩相、储层物性参数以及地质力学特性和地应力的三维地质力学模型并预测某丛式井工厂的地质力学参数。通过对比数值模拟结果与测井解释结果,验证了三维地质力学模型的可靠性。该方法是一种快速且高效的地质力学建模方法,可以优化压裂施工现场数据需求。

考虑裂尖塑性区影响的水力压裂缝高计算模型

为了对水力压裂裂缝高度进行准确预测,针对高应力多分层的复杂地层,基于断裂力学理论分析裂缝扩展过程中裂缝尖端应力集中产生的塑性区分布对缝高扩展的影响,建立水力压裂缝高计算模型并进行求解,通过与其他2种缝高模型(MFEH、FracPro)计算结果进行对比以验证该模型的准确性。模型实例计算的敏感性分析表明:水力压裂的缝高会呈现阶梯生长的扩展形态,且裂缝缝高越大,阶梯生长的现象越明显;地应力对裂缝缝高的生长起主要的控制作用,地层岩石断裂韧性只在一定程度上对缝高生长有抑制作用;压裂液密度的增大有利于裂缝下尖端的扩展。

基于球缝模型优化反演的裂缝储层评价新方法

裂缝型储层评价是复杂油气田评价的难题之一,而且,针对裂缝型储层的勘探需求也在日益增加.本文将裂缝型储层中的裂缝归纳为裂缝与孔隙两个基本类型,然后,叠加裂缝与孔隙,在不同尺寸的配置关系下形成球缝模型.根据球缝模型提出孔隙结构参数的寻优方法,结合现有的反演算法,形成针对核磁测井回波的优化反演算法,基于优化反演结果可获取裂缝均值宽度、孔隙半径、分选系数、峰态和其他孔隙结构参数.对比分析孔隙结构参数与储层品质因子及油气产量之间的关系,可以发现孔隙结构参数与储层品质因子具有很好的相关性,与储层测试产量也有良好的相关性.对比结果说明,基于球缝模型反演的储层孔隙结构参数,对于裂缝型储层的物性具有很好的刻画效果.因此,本文的研究成果对于提高裂缝型储层的评价质量具有潜在的应用前景.

考虑层理影响的威远页岩气储层压裂裂缝高度预测模型及施工优化方法

基于三维位移不连续法和有限差分法,建立了考虑层理影响的全三维水力裂缝流—固耦合模型。针对四川威远页岩气储层,研究在弱层理面开启和剪切滑移下水力裂缝的垂向延伸机理。研究发现,当裂缝扩展到层理结构时,裂缝的垂向生长受到抑制。相比于均匀发育的层理,裂缝在每穿过一层对称的非均匀层理后,裂缝流体压力和裂缝宽度递减速率比较大,不利于裂缝垂向生长和支撑剂运移。相比于增大单段注入排量,适当增大压裂液黏度,不仅可以有效增大裂缝宽度和提升支撑剂的运移效率,同时可以减小压裂液在地层中的滤失。通过优化施工参数,为威远地区页岩气水平井压裂提供相关技术指导,以获取更好的储层改造效果。

河道致密砂岩螺旋射孔完井压裂优化设计

川中地区秋林区块沙溪庙组河道致密砂岩储层存在低孔隙度特低渗透率、储层非均质性强、脆性指数低等特征,前期采用水平井分段多簇螺旋射孔改造后,发现射孔效率低、储层改造效果不明显。基于三维离散格子法建立油田尺度水力压裂等效螺旋射孔模型,分别对致密砂岩储层弹性模量、射孔孔径、相位角以及压裂簇间距开展敏感性参数分析,以便对压裂参数进行优化设计。研究结果表明:川中地区秋林区块沙溪庙组河道致密砂岩储层弹性模量是影响射孔效率及储层改造均匀性的主控因素,在较小模量区域施工所需的破裂压力低,应力阴影作用较小,储层改造体积较均匀;使用较大射孔孔径会明显增大簇间干扰,但整体裂缝改造更均匀,也有利于后续加砂;布孔时采用与地应力方向相同的射孔能有效降低应力阴影影响,而增大射孔相位角会减少流线弯曲进而降低裂缝起裂的难度;较小压裂簇间距会增大裂缝起裂的破裂压力,簇间干扰会更明显,裂缝横向扩展差异性更大。

陆相页岩储层水平井无限级压裂工艺优化

相较于传统压裂工艺,新型无限级滑套压裂技术在非常规储层改造上已被证实具有诸多优势,包括层级改造均匀和级数不受限制。然而,基于此压裂工艺的裂缝扩展和诱导应力分布的主控因素仍未厘清。为此,以陆相页岩储层为例,基于离散格子法建立多裂缝扩展模型。通过对比射孔压裂与无限级压裂在不同页岩岩性、层理参数、压裂施工参数下的裂缝形态,针对无限级压裂的裂缝扩展规律展开定性与定量分析。结果表明,复杂岩性、发育的层理弱面以及应力阴影效应是造成射孔分段压裂各级裂缝扩展不均的主要原因。相较之下,无限级压裂不仅能克服陆相页岩储层的层理缝影响,还能形成更多有效裂缝、更均匀的单簇裂缝改造体积。此工艺的改造效果受储层岩性、分簇设计、施工排量及起始簇几何尺寸影响。当簇间距过大、排量过高、起始簇半径过大时,无限级压裂的改造效果变差。2种压裂工艺所产生的沿井筒方向诱导应力场分布也不同,无限级压裂形成的裂缝诱导应力场会叠加进而影响后续压裂作业。研究成果可为我国陆相页岩储层压裂工艺优化提供理论支撑与技术指导。

中国页岩油革命值得关注的十个问题

基于对美国页岩革命的历程及中国陆相盆地与美国海相盆地页岩油地质、工程特征差异性的分析,提出了中国陆相页岩油革命值得关注的10个问题,包括美国页岩油与致密油术语的使用及演化、美国页岩油/致密油的发展历程、页岩革命的提出与内涵、美国页岩革命成功可借鉴的体制机制经验、美国页岩油工作模式、页岩油盈利模式与投资渠道的关系、页岩油产量递减关系、中国页岩油突破的具体时间、页岩油的分类原则与标准和中国陆相页岩油革命。研究认为,北美地区页岩油和致密油的概念在某种程度上是相同的;美国"页岩革命"的核心是提高钻完井效率、降低建井成本、提高单井产量,其工作模式发展阶段主要从井型的变化、水平井水平段长的变化和水力压裂的发展来划分;钻完井数是反映页岩油勘探开发活动的重要指标;页岩油开采的盈利模式与投资渠道关系紧密,美国公司追求尽快收回投资获取利润,普遍采用放压生产模式,产量递减快,生产曲线呈"L"型;在体制机制上,运用市场机制、"油公司+精益化管理"项目运营模式、建立共享开放的数据库等经验值得借鉴。从资源基础、工程技术能力和产量预期来看,中国具备陆相页岩油革命成功的基本条件,全力推进页岩油勘探开发的市场化、技术与管理方式变革,突出页岩油"质的发展与量的突破",切实将资源量转变为储量、将储量转化为效益产量,可以确保页岩油革命取得胜利。

长出“美”来

大家都知道,几乎所有植物的根都不美丽,而它们的枝、叶、花却是美丽的。靠那并不美丽的根吸收养分和水分,植物才变得美丽,才使得世上有牡丹的国色天香、荷花的清新高雅、菊花的清幽隐逸、兰花的幽香怡人、梅花的傲雪红艳……才有了充满美的我们生活的世界。人也似一棵树、一枝花。人不是因美丽、英俊的外貌而受到别人的尊重、敬仰。