砾石影响下裂缝扩展规律数值模拟

大规模水力压裂是致密砂砾岩储层经济高效开发的必备技术,砾石参数是影响水力裂缝形态以及整体改造效果的关键因素。砾石的存在使压裂改造施工难度增大,裂缝形态复杂、迂曲度高,支撑缝长较短,难以达到设计的裂缝导流能力。基于连续-非连续单元法(CDEM),建立了含砾石二维流-固全耦合裂缝扩展模型,系统研究了应力差、砾石含量和施工排量对裂缝扩展形态的影响。数值模拟结果表明:基于CDEM方法的多相复合介质水力压裂模型能够准确模拟砾石影响下裂缝扩展形态;裂缝遇到高强度砾石时易偏转绕流,产生迂曲裂缝;高应力下,水力裂缝先绕砾偏转,后转向至水平最大主应力方向扩展;砾石影响下,裂缝扩展会憋压形成“高压区”,促进产生局部微裂缝,提高储层改造体积。研究为砂砾岩储层压裂设计优化奠定了理论基础。

准噶尔盆地吉木萨尔凹陷二叠系芦草沟组页岩油立体井网整体压裂设计技术研究与实践

准噶尔盆地吉木萨尔凹陷页岩油成藏条件复杂,储层非均质性强,持续稳产能力差,油田开发经济效益较差。为探索吉木萨尔凹陷页岩油规模开发可行性,新疆油田逐步加大勘探开发力度,历经10年研究与实践,以实现“缝控储量”为改造目标,立足高效低成本设计理念,形成了“高密度布缝+高强度改造+低成本材料”为特色的体积压裂技术体系。在开发向平台化、多层系模式转变下,需攻关研究立体井网整体压裂技术,提高油藏采出程度。通过地质工程一体化研究,形成大平台整体改造设计方法;结合对压裂时间、段间应力场动态变化的精细描述,确立大平台施工顺序优化方案;基于精细地震解释,建立压裂时套管变形风险分级预测技术和控制措施。2021年,完成吉木萨尔页岩油首个立体开发平台整体改造现场试验,实现压裂零丢段和钻塞无遇阻的安全压裂指标,整体生产效果大幅提升,为吉木萨尔页岩油高质量建产树立了优质范本,有力支撑了国家级陆相页岩油示范区的高效建设。

考虑支撑剂变形的压后支撑缝宽预测新模型

支撑剂嵌入裂缝壁面会降低人工裂缝的导流能力,加快产能递减,使前期的压裂增产施工效率降低,甚至无效化。因此,在生产实践中,多采用多层铺置的模式增加裂缝导流能力,降低支撑剂嵌入及变形的负面影响。但是,现有支撑剂嵌入模型大多建立在支撑剂正方形排列单层铺置的基础上,模型太过理想化,对嵌入后导流能力的模拟并不准确。为使模型计算结果更接近实际,充分考虑支撑剂菱形排列多层铺置对压后支撑缝宽的影响,基于弹性力学和Hertz接触理论对支撑剂在原地应力作用下的应变进行分析,建立了压后支撑缝宽变化的数学模型,并结合实验数据与模型计算结果,对闭合压力、粒径、支撑剂铺置层数等参数进行了敏感性分析,认为适当增加支撑剂铺置层数和选用较大粒径支撑剂有利于降低压后缝宽变化幅度;最后分析了不同储层弹性模量下支撑剂变形量与嵌入量的相对大小,给出了根据云图图版优选不同弹性模量支撑剂的方法。该研究对加砂压裂施工中的砂比优化和支撑剂类型优选具有一定指导意义。

基于全直径岩心CT扫描的页岩变形构造识别方法——以准噶尔盆地吉木萨尔凹陷二叠系芦草沟组为例

页岩油储层中变形构造的发育会改变局部岩石的物理特性,造成渗流屏障、抑制流体的渗流能力,进一步降低压裂效果。准噶尔盆地吉木萨尔凹陷二叠系芦草沟组发育上、下两个甜点段,且在页岩储层段广泛发育同生变形构造。传统研究方法主要基于岩心的表面观察和描述,对于变形构造在地层内部的延展方式、邻层情况等研究不足。采用全直径岩心CT(电子计算机断层扫描)对吉木萨尔凹陷芦草沟组某井段的134 m全直径页岩岩心进行扫描,获取全直径岩心三维CT图像,观察岩心内部变形构造发育程度、成因类型以及展布规律,对研究区页岩储层地质甜点和工程甜点的识别和评价提供帮助。

吉木萨尔凹陷页岩油水平井地质工程一体化三维压裂设计探索

准噶尔盆地吉木萨尔凹陷芦草沟组页岩油储层埋藏深度大、物性差、非均质性强,常规二维压裂设计难以实现对该类储层的精细、高效动用。为充分挖潜页岩油资源,基于Petrel平台,采用序贯高斯模拟方法构建页岩油区块部分区域三维地质模型,刻画了页岩油砂泥频繁互层、岩性复杂多样的地质特征;采用DFN离散裂缝网络建模方法描述了页岩油区块部分区域天然裂缝发育情况;通过地质力学模拟器VISAGE耦合了天然裂缝模型的地应力场计算;结合地质认识,模拟分析了差异化布缝、应力阴影与天然裂缝对水力裂缝延伸及生产效果的影响。结果表明,差异化布缝对近井地带富油气区的改造更为充分,初期生产效果更好;应力阴影不利于最大主应力方向裂缝延伸,裂缝转向导致井周储层改造充分,对生产效果的综合影响较弱;天然裂缝有利于造缝网复杂化、沟通远井油气富集区,提产效果显著。

定向射孔条件下孔眼冲蚀数值模拟研究

长井段多簇压裂是通过增加段长和控制射孔数的方法实现各簇裂缝均匀有效开启和扩展。在长井段多簇压裂过程中,孔眼冲蚀现象会造成各簇间进液量失衡,导致裂缝无法均匀扩展。定向射孔技术可以在一定程度上缓解孔眼冲蚀造成的影响,但是孔眼冲蚀速率与射孔角度间的规律目前尚不明确。基于数值模拟的方法对定向射孔条件下孔眼冲蚀速率进行研究,由单簇至多簇进行逐步分析,探究不同射孔角度下的孔眼冲蚀规律。结果表明,当射孔角度为90°时,孔眼冲蚀速率最低;当射孔角度为80°时,各簇间冲蚀速率差距最小,可缓解由于孔眼冲蚀导致液量分配不均的负面影响。研究结果对现场压裂施工具有重要参考价值。

吉木萨尔凹陷页岩油高效改造理论认识、关键技术与现场实践

吉木萨尔芦草沟组页岩油低渗致密,根据前期改造经验,压裂工程以“高密度切割+高强度改造+低成本材料”设计理念为主,近两年又开展了一系列理论探索与矿场实践。在理论探索方面,针对页岩薄互层理发育特征,提出了复合破岩压裂与多尺度裂缝支撑理论,完成了页岩油全三维井组压裂设计;在压裂工艺方面,形成了靶向压裂段簇优化、多裂缝均衡改造、全滑溜水泵注石英砂等关键技术;在保压稳产方面,建立了CO_(2)提采前置压裂技术与闷井返排控制技术;以上三方面构成了页岩油高效低成本开发新技术体系。生产效果表明,新技术体系将改造成本降低40%以上,促进了上、下甜点改造效果整体提升20%,为页岩油后期的规模建产提供技术支撑。

致密油藏压裂水平井油气两相流试井模型研究与分析

致密油藏渗透率低、微裂缝发育,自然产能低,往往采用水平井结合多级体积压裂的方式进行高效开发,而在开发的过程中,广泛存在油气两相渗流。基于压裂水平井三线性模型,运用拟压力法,结合Warren-Root双重介质模型,建立了致密油藏压裂水平井油气两相流试井模型,对压力进行了求解与数值反演,并结合实例进行了计算与分析。结果表明,油气两相流对试井曲线有一定影响,含气饱和度越高越不利于油井高产稳产;总表皮系数、裂缝导流能力主要影响试井曲线的前期,总表皮系数越大则前期试井曲线越高,裂缝导流能力越大则前期裂缝与地层双线性流越明显;储容比与窜流系数主要影响试井曲线的后期,储容比越小则压力导数"凹子"越深,窜流系数越小则压力导数"凹子"出现的时间越晚。研究结果对致密油藏压裂水平井的试井解释与高效开发有重要的指导意义。