天然裂缝对干热岩水力压裂裂缝扩展的影响规律

地热能是一种清洁、环保的可再生能源,具有低碳环保、稳定高效等特点,水力压裂技术是有效开发干热岩地热资源的重要技术手段。目前高温花岗岩水力压裂时天然裂缝对水力裂缝扩展的影响未进行广泛地研究,对其水力裂缝扩展规律的认识尚不清楚。为此,以常见的干热岩类型(花岗岩)为研究对象,开展了实时高温下真三轴水力压裂实验,探究两种类型花岗岩在不同温度下的裂缝扩展特征及导流能力,揭示了干热岩水力裂缝在天然裂缝影响下的扩展规律,评价了压后裂缝的导流能力。研究结果表明:①随着花岗岩温度的上升,其起裂压力降低,裂缝面迂曲度提高,水力裂缝扩展路径更加随机;②不同温度下花岗岩压裂后裂缝的导流能力不同,随着花岗岩温度的上升,水力裂缝的导流能力也随之提高;③相同条件下,裂缝型花岗岩起裂压力低于致密型花岗岩的起裂压力,且压裂后裂缝型花岗岩的裂缝导流能力显著高于致密型花岗岩的裂缝导流能力。结论认为,寻找天然裂缝发育的干热岩储层是高效开发利用地热能的关键地质因素,实验结果对指导干热岩储层水力压裂提供了理论支撑,有助于我国地热资源的有效开发。

非常规储层液氮低温致裂理论及研究进展

液氮压裂是一种极具前景的无水压裂技术,可为非常规油气水力压裂所面临的耗水量巨大、储层伤害和环境污染等问题提供解决方案。低温致裂岩石是液氮高效改造储层的基础和关键。基于作者前期在液氮压裂方面的研究成果,重点针对液氮低温致裂研究进行归纳总结,系统地阐述了液氮超低温作用下岩石物理及力学特性变化规律,分析了影响液氮低温致裂效果的关键因素及主要机制,从矿物学角度揭示了岩石损伤破裂的微观模式和特征,剖析了液氮对于不同岩性类型、不同原生孔隙结构、不同储层原位状态(高温/饱水)岩石的适用性。本研究旨在帮助读者更加全面、深入了解液氮低温致裂岩石的基本理论及研究进展,为后续液氮压裂技术研究及工程应用提供基础理论指导。

页岩油多岩性交互储层径向井穿层压裂裂缝扩展特征

中—高成熟陆相页岩油是中国油气勘探开发的重大接替领域,但存在多岩性交互、纵向改造程度低的难题。充分动用纵向产层是实现页岩油体积压裂、获得高产与稳产的关键。为此,提出了径向井穿层压裂新思路,旨在通过径向井眼穿透隔夹层和岩性界面,引导纵向多层系起裂,解决缝高延伸受限的难题。为探究方法的可行性,开展了真三轴径向井穿层压裂实验,借助CT扫描和裂缝三维重构技术,阐明了径向井引导裂缝穿层起裂及扩展特征,分析了垂向应力差异、压裂液排量、径向井长度等参数对径向井诱导裂缝穿层的影响规律。研究结果表明:径向井具有导向裂缝扩展和诱导裂缝纵向穿层的特性,可有效降低裂缝穿层难度,提升纵向扩展高度;垂向应力差异增加,径向井诱导裂缝穿层效果增强,裂缝由跨层起裂向各层同时起裂转变,突破岩性界面;小排量下裂缝以低强度岩层跨层起裂为主,提高排量有助于裂缝纵向穿层扩展;径向井长度增加,诱导裂缝穿层能力增强。研究结果有望为中国陆相页岩油储层纵向改造高度受限的难题提供解决思路。

液氮射流破岩及压裂研究进展

液氮低温致裂效果显著,在非常规及深部油气储层改造及钻井提速方面展现了良好的应用潜力,为常规水基工作液所带来的耗水量大、储层伤害和环境污染等问题提供了解决思路。本文系统地总结了液氮在钻井和压裂中应用所涉及的关键科学问题,包括液氮井筒流动传热规律、管材低温力学特性、岩石低温致裂特性、液氮射流破岩特征和液氮压裂造缝机理五大方面,综述了液氮辅助破岩和压裂的基本理论和研究进展,剖析了技术的主要难点和瓶颈,为后续的基础研究和工程应用提出了建议。本文可为形成非常规油气储层钻井提速和储层高效改造新方法提供理论依据。