动态裂缝堵漏试验装置的研制与应用

由于地层压力和井筒压力的异常变化,致使应力敏感裂缝性地层裂缝形态复杂多变,钻井液漏失问题更加严重,采用传统静态裂缝堵漏试验优选的堵漏配方难以高效封堵应力敏感性漏失裂缝。为此,研制了一套动态裂缝堵漏模拟试验装置,可通过控制裂缝内的流体压力与裂缝面闭合压力差实现裂缝动态变化过程中的堵漏模拟。对裂缝启动压力、裂缝面闭合压力、裂缝出口漏失体积/漏失速率、封堵层反向承压能力、封堵层抗钻井液冲刷时间等参数进行评价,完成了阶梯加压模式和连续加压模式下的堵漏模拟试验。试验结果表明:当堵漏配方相同,但裂缝面闭合压力不同时,裂缝启动压力不同;当堵漏材料中的大尺寸颗粒和中等尺寸颗粒含量相当时,该堵漏材料在动态裂缝内易滞留、易架桥,且形成的封堵层承受井筒波动压力的能力较强。研究结果可为治理井下复杂事故提供参考。

特低渗透油藏注水诱导动态裂缝实验及数值模拟

为了进一步明确特低渗透油藏注水诱导动态裂缝形成机理及其对特低渗透油藏注水开发的影响,基于注水诱导动态裂缝室内实验,阐述了注水诱导动态裂缝成因机理及延伸过程,建立了注水诱导动态裂缝数值表征方法并进行了相对应的油藏数值模拟研究。注水诱导动态裂缝按照成因主要分为天然闭合型、人工压裂诱导型和超储层破裂压力型3类。注水诱导动态裂缝生长机理主要为注入压力与岩石破裂压力或裂缝延伸压力的反复作用促使岩石发育裂缝或使已存在的裂缝不断延伸。改进的注水诱导动态裂缝实验表明,注入压力呈现反复的“升—降”特征,且注入压力是岩石产生注水诱导动态裂缝的主控参数。注水诱导动态裂缝数值模拟结果也验证了注入井井底压力呈现周期性“憋压上升—起裂下降”趋势。诱导动态裂缝产生后,裂缝体系内的压力和饱和度场是随着动态裂缝的开启和延伸而动态变化的,且沿裂缝体系变化明显,裂缝系统两侧波及范围小。

动态裂缝是特低渗透油藏注水开发中出现的新的开发地质属性

基于特低渗透油田注水动态特征,提出了动态裂缝概念,探讨其成因机理及对油田开发的影响。动态裂缝是指特低渗透油藏在长期注水过程中,由于注水井近井地带憋压,当井底压力超过岩层破裂、延伸压力,岩石破裂产生的新生裂缝,或原始状态下闭合、充填的天然裂缝被激动、复活所产生的有效裂缝通道。动态裂缝受现今地应力场控制,随着注水量的增长和井底压力的升高,不断向油井方向延展,直至与油井压裂缝连通。位于JA油田同一区块内的L76-60、L88-40密闭取心井组分析表明,动态裂缝改变了特低渗透油藏水驱油渗流特征,加剧了储集层的非均质性,导致剖面动用程度降低,平面上剩余油呈连续或不连续条带状分布在裂缝两侧;动态裂缝的产生、激化延伸与注水压力、注采比以及油、水井改造措施等密切相关。基质孔渗条件可以有效形成基质驱油时,应尽可能减弱高压注水和油、水井改造规模,实现基质驱油。

低渗透油藏水驱动态裂缝数学模型及数值模拟

基于低渗透油田资料,提出了动态裂缝的概念并分析动态裂缝起裂、延伸、趋于闭合的演化过程,建立了可以描述裂缝形态及属性动态变化的数学模型并编制油藏数值模拟软件。数值模拟表明,注入压力高于地层破裂压力时动态裂缝随即起裂,此后逐步向前延伸,与地层压力和注入量呈周期性变化;实施温和注水后,动态裂缝在较长时期内仍维持开启,随后裂缝整体迅速趋于闭合,说明动态裂缝受生产动态因素影响明显。动态裂缝的存在使注入水沿着裂缝窜进,随着动态裂缝的逐步延伸,注入水形成狭长的驱替范围,造成水驱严重不均衡,加剧低渗透储集层的非均质性,同时显著影响各方向油井的含水上升规律。但动态裂缝对注采井间有效驱替系统的建立起着积极作用。

大庆低渗透油藏注水动态裂缝开启机理及有效调整对策

大庆长垣外围低渗透油藏水驱开发受注水动态裂缝影响，水驱开发效果差。为改善水驱效果，需首先明确注水动态裂缝开启规律，进而才能提出开发调整对策。综合利用地质力学、油藏工程及数值模拟等方法，建立了注水动态裂缝开启压力计算方法，揭示了其开启机理和延伸规律，并针对裂缝开启不同情况，形成了相应的调整对策。研究表明：当注水压力超过储层现今最小水平主应力时，裂缝首先沿现今最大水平主应力方向开启；随着注水压力继续增加，裂缝沿与现今最大主应力方向夹角较小的注采井连线方向开启。根据裂缝开启压力计算方法，结合大庆外围A油藏条件，其裂缝开启的临界注水压力为9 MPa。油藏注水压力为12～14 MPa，当注水井排与现今最大水平主应力方向一致时，油藏沿现今最大水平主应力方向开启单方向裂缝，剩余油主要沿裂缝呈条带状分布；当注水井排与现今最大水平主应力方向呈一定夹角时，油藏开启多方向裂缝，剩余油被多方向裂缝切割呈零散分布。基于不同井网与裂缝匹配油藏剩余油分布模式，提出了“限压注水控制多方向注水动态裂缝开启、沿现今最大水平主应力方向裂缝线性注水、侧向基质驱替”的开发新理念，给出了注水压力界限与井网加密调整模式，现场应用效果显著。

长庆特低渗透油藏注水动态裂缝及井网加密调整模式研究

为改善长庆特低渗透油藏中高含水期水驱开发效果,进一步提高采收率,综合运用储层地质力学、油藏工程及数值模拟等方法,研究了注水动态裂缝开启机理及延伸规律,给出了不同方向裂缝开启压力界限。当注水压力超过现今最小水平主应力时,单方向注水动态裂缝开启;注水压力越高,现今最大、最小水平主应力差越小,注采井连线与最大水平主应力方向夹角越小,越容易产生多方向注水动态裂缝。根据不同缝网匹配油藏剩余油分布规律,采取了不同的井网加密调整模式,限定注水压力控制多方向裂缝开启,沿现今最大水平主应力方向注水动态裂缝线性注水、侧向基质驱替等措施,改善了水驱效果,提高了油藏水驱采收率,为提高特低渗透油藏水驱采收率提供了新思路。

考虑动态裂缝的特低渗透油藏渗流模型

特低渗透油藏注水过程中产生注水动态裂缝,导致油井生产特征差异大、油水渗流规律复杂。为综合考虑动态裂缝和基质非线性渗流对开发的影响,通过开发动态、岩石力学及各类测试资料分析,确定了动态裂缝开启压力界限及延伸规律。利用"方向性压敏效应"表征最大主应力方向动态裂缝开启与延伸,结合"非线性渗流"表征侧向基质驱替,改进了特低渗透油藏渗流模型。利用改进的模型准确预测出WY油藏剩余油富集区域,指导了油藏井网的加密调整,提高水驱采收率5百分点,为剩余油分布预测及水驱开发调整提供了依据和手段。

注水诱导动态裂缝影响下低渗透油藏数值模拟

针对低渗透油藏水驱开发过程中产生动态裂缝的现象,基于对大量地质资料、生产动态资料及室内实验资料的分析总结,认识了动态裂缝的形成机理,建立了可以描述动态裂缝的新模型,并编制了油藏数值模拟软件。通过数值模拟运算,研究了动态裂缝条件下低渗透油藏的合理井网形式。结果表明,采用九点井网进行开发,且动态裂缝方向与井排方向呈45°时,可以最大限度地降低动态裂缝所造成的油井水淹等负面影响。该研究为动态裂缝影响下低渗透油藏水驱开发井网设计提供了理论依据。

特低渗透油藏动态裂缝非均质性和复合砂体内部构型对开发的意义

综合利用岩心、地质露头、密井网的测井和生产动态资料,研究特低渗透油藏动态裂缝非均质性,并对复合砂体内部构型进行精细解剖,分析其对油田开发的意义,为特低渗透油田稳产和提高采收率提供地质基础。研究认为,动态裂缝是特低渗透油藏中、高含水阶段最强的非均质特征,它是注水过程中产生的新生、有效的裂缝,并不断增长,其受现今地应力控制,与开发技术政策相关;动态裂缝可从静、动态两方面进行综合识别,其严重影响了水驱波及体积。结合地质露头和密井网资料建立了三角洲前缘复合砂体垂叠、侧叠、堆叠和拼接4种叠置关系,且细分为10种接触关系,并对连通性进行了分析;在裂缝与井网关系匹配的基础上,可有效指导平面均衡注水、精细分层注水以及开发技术政策的制订。

致密油藏动态裂缝影响下水驱开发数值模拟

针对致密油藏注水开发过程中动态裂缝的问题,提出了利用“方向性压敏”“方向性相渗”的方法,利用室内物理模拟实验和油田矿场分析资料,建立方向性渗透率与注水压力的动态关系,实现不同方向上两相渗流规律的差异。结合致密油藏非线性渗流机理,建立动态裂缝影响下水驱开发的数值模型,研制全隐式快速解法。提出的新模型能刻画动态裂缝引起的侧向驱替,实现对动态裂缝的数值表征。最后,该方法成功应用于长庆油田WY试验区块,为同类致密油藏开发提供借鉴。

特低渗透砂岩油藏动态裂缝成因及对注水开发的影响——以安塞油田王窑区长6油组为例

安塞油田王窑区长6油组主要发育北东-南西向、近南北向2组天然裂缝,在注水开发过程中,注入水水淹方向与天然裂缝发育方向并不完全-致.在分析天然裂缝发育特征的基础上,结合不同开发阶段的油水井生产动态、吸水剖面和时间推移试井等资料,利用库伦破裂准则和格里菲斯裂缝扩展理论研究动态裂缝成因.结果表明,随着注入水压力的升高,原本无效的天然裂缝选择性开启和方向性扩展、延伸、沟通而形成的动态裂缝造成水淹,研究区动态裂缝的开启压力为20～23 MPa,延伸方向为北东65°～75°,与现今最大水平主应力方向-致.动态裂缝加剧了储层非均质性,造成现今最大水平主应力方向的快速水淹、水窜,降低了平面上和纵向上的动用程度,从而影响了油藏开发效果.

基于井间连通性的致密油藏注水井动态裂缝研究

在致密油藏注水开发过程中,由于压力场和应力场的变化引起注水井人工裂缝的开启闭合,会对注水效果产生重要影响。定量表征注水井裂缝的动态变化是注水开发致密油藏的关键。文中提出了将不同裂缝参数下油藏数值模拟的生产动态数据代入油藏容阻模型,获得不同的注采井井间连通性数据,并建立了裂缝参数与连通系数的支持向量回归代理模型的方法。利用该方法对反五点井网注水井动态裂缝变化特征进行分析,结果表明:建立的代理模型对裂缝参数的预测误差较小,为致密油藏注水开发中裂缝动态变化分析提供了简单快速的方法。

安塞特低渗油田动态裂缝变化特征及其影响

安塞油田油水井人工裂缝方向单一,裂缝长度是动态变化的,且具有规律性,对油田开发有着重要的影响。研究裂缝动态变化特征对油田开发技术政策调整具有重要的意义。通过试井资料分析计算出注水井动态裂缝延伸速度和采油井动态裂缝闭合速度,并阐述了动态裂缝的变化对井网部署和单井产量有着决定性作用。认为井网与裂缝进行匹配优化,可以最大限度地发挥油藏潜力。周期性重复压裂,可以不断延长采油井人工裂缝长度,提高单井产量,改善开发效果。

住宅精装修工程保温板墙面“动态裂缝”防控技术研究

住宅精装修工程的外墙内保温板的施工质量问题,以及后期因环境与结构不均匀沉降等变形而产生墙面装饰抹灰层开裂等质量问题,是该行业中一直不能彻底解决的质量通病。通过装饰施工过程中的技术创新,改进施工工艺,并经多个工程应用,取得了良好效果。此项技术解决了保温板墙面“动态裂缝”变形造成的质量问题。

采煤沉陷区地裂缝对土壤含水率的影响

为了探究地裂缝对深层土壤含水率的影响,以陕北某煤炭基地煤矿区为研究对象,利用统计分析方法分析动态地裂缝和边缘地裂缝对浅层(0.1~0.3 m)和深层(0.5~6.0 m)土壤含水率的影响,并基于克里金插值法解析土壤含水率的时空变化规律.研究结果表明:①竖直方向上,深度为0~2.0 m时,动态地裂缝区和边缘地裂缝区的土壤含水率均低于未扰动区的值;深度为2.0~6.0m时,各区土壤含水率差异不明显,表明地裂缝对土壤含水率的影响深度约为0~2.0 m,即地裂缝对浅层土壤含水率的影响较大,对更深层土壤含水率的影响相对较小.②水平方向上,动态地裂缝区土壤含水率整体低于闭合区,而1年边缘裂缝区土壤含水率整体高于2年边缘裂缝区,表明地裂缝会对土壤含水率的空间分布产生较大影响.综合来看,地表塌陷与地裂缝的出现改变了土壤的结构状态,加速了土壤水分的蒸发,降低了土壤持水性.

超低渗透油藏注水诱导动态裂缝开发理论及实践

超低渗透油藏注水诱导的动态裂缝导致裂缝方向上的油井产量急速下降,侧向油井受效甚微.动态裂缝的形成与扩展加剧了特低渗油藏注采矛盾,极大地降低了水驱波及体积.针对天然微细裂缝发育的超低渗油藏水驱开发,从动态裂缝的矿场表现特征、成因机理、监测与识别方法、注水井/采油井压力响应特征、数值模拟和井网二次调整等方面,明确了国内外注水诱导动态裂缝表征技术新进展,系统阐述了动态裂缝对水驱开发的影响以及基于动态裂缝的井网加密调整策略.建议重点加强实验机理、动态裂缝表征、开发调整等方面的研究工作,为中国同类型油藏注水开发提供指导意义.

一种基于块分割特征匹配的岩体动态裂缝检测算法

为了提高冶金矿井坍塌事故预警能力,提出了一种岩体动态裂缝检测算法。根据岩体表面纹路的特殊性质,设计了一种逐行滑动邻域取最小值的图像分割方法用于提取特征区域,并提出采用块分割特征匹配方式提高动态裂缝检测的准确性。实验结果表明,该算法能够有效地检测出岩体裂缝的动态变化。

考虑压驱注水诱发裂缝影响的注水井压力分析

压驱注水井底压力分析对压驱效果评价与储层参数反演具有重要的意义。为了获得压驱注水井井底压力响应和压驱注水产生的动态裂缝参数,从裂缝扩展角度出发,运用渗流力学理论与数值模拟方法,在考虑裂缝扩展、裂缝形态、注入流体滤失等因素影响的基础上,形成了考虑压驱注水诱发裂缝影响的注水井压力分析模型,获得了压驱注水井井底压力响应,分别分析了注入流量、产液量、地层渗透率和井距因素对压力的影响,并将其运用于实际压驱井,以验证模型的准确性。研究发现:压驱注水井流体流动分为5个流动阶段,分别为压驱起裂初期阶段、裂缝扩展阶段、线性流动阶段、过渡流动阶段和边界控制流动阶段;随着注入流量的增大,裂缝扩展阶段越明显,且产液量越大,在压驱注水后期双对数压力分析曲线上翘幅度越小。该研究对压驱注水开发低渗透油藏不稳定渗流机理的研究和认识具有重要的意义,对注水井动态裂缝对水井井底压力的影响研究具有一定意义。

采动动态地裂缝发育特征监测装置的设计与应用

针对西部风沙区高强度开采动态地裂缝发育特征监测难点以及现有技术存在的问题,开发了一套采动地裂缝发育周期的监测装置,文章详细阐述了装置的组成、使用方法以及数据的处理方法。该装置在补连塔12406工作面进行动态地裂缝监测,监测结果表明,高强度开采动态地裂缝扩展的程度和时间相对较小,在垂直方向上无显著落差,在水平方向上的相对位移呈现两个时长近似"开裂—闭合"的发育周期,地裂缝的发育特征与过程进一步验证了高强度快速开采地表移动变形的特点。

低渗透储层水力压裂三维裂缝动态扩展数值模拟

随着低渗透油气藏的大量开发,迫切需要具有一套适用于现场实际使用的三维水力裂缝几何形态的预测软件。通过力学分析,依据流固耦合效应、岩石材料的非线性效应以及裂缝扩展的动态效应,建立了低渗透油层水力压裂三维裂缝动态扩展力学模型,运用有限元方法进行求解,实现了低渗透油层三维裂缝形成过程的动态描述。对肇38-271井进行了模拟计算。计算的裂缝形态与现场测试的裂缝形态对比表明,模拟计算平均误差率为10.7%,能满足工程精度要求。建立的低渗透储层三维水力裂缝的模拟方法和技术,可对低渗透储层条件下的水力压裂设计提供准确的预测手段,提高了低渗透储层水力压裂措施的成功率。