碳酸盐岩酸压裂缝内净压力变化规律研究

酸化压裂是开发碳酸盐岩储层最常用的增产技术,而酸压裂缝内净压力是反映裂缝扩展特征、推断裂缝几何形态的重要参数。以水力压裂裂缝延伸机理为基础,基于酸岩反应理论,考虑酸岩反应导致的缝宽变化、CO_(2)气体膨胀、酸液滤失及岩石力学性质变化,结合PKN模型,建立酸压裂缝内的净压力计算模型并进行验证。研究分析酸压裂缝内净压力的影响因素及其规律,结果表明:距缝口距离越远,水力裂缝与酸压裂缝的缝宽均越小,酸液的溶蚀作用会使裂缝宽度增大。随着液体的滤失,离缝口越远液体越少,水力裂缝与酸压裂缝净压力逐渐减小,越靠近裂缝尖端净压力衰减越快。随着作用时间延长,酸压裂缝缝宽逐渐增大,前期随着大量CO_(2)生成,净压力迅速增大,随着酸液消耗与滤失增加,之后逐渐减小并趋于稳定。随着排量的增大,滤失增大,酸压裂缝缝宽及净压力均逐渐增大且增量越来越小。在黏度较小的情况下,滤失较大,净压力逐渐减小;在黏度较大的情况下,CO_(2)膨胀作用大于滤失作用,净压力逐渐增大。随着酸液浓度的增大,酸岩反应速率增大,反应生成CO_(2)增多,净压力逐渐增大。

深层页岩气断层属性对压裂缝网的影响

深层页岩地层断层较为发育,附近地应力场呈现非均匀分布,水力压裂产生的裂缝可能出现非平面、非对称、非规则延伸行为,进而影响压裂缝网体积。针对该问题,以川南区块Y101井区实际断层为例,构建了深层页岩气复杂构造内断层附近非均匀应力场表征模型与压裂缝网扩展模型,分析了断层特征参数对地应力的影响,并定量研究了断层类型、断距、长度、高度、走向、倾角和距离对压裂缝网体积的影响。结果表明:断层的断距、长度和高度越大,地应力偏转角和地应力差越大,压裂缝网体积越小;断层的倾角和远离断层的距离越大,地应力偏转角和地应力差越小,压裂缝网体积越大;断层的走向越大,地应力偏转角越大,地应力差越小,压裂缝网体积越大。断层参数对缝网体积的影响程度由大到小依次为倾角、走向、断距、距离、高度、长度。该研究可为深层页岩复杂构造下的缝网压裂优化设计提供理论依据。

岩石脆性实验及压裂缝高度与宽度测井预测

随着长庆油田勘探开发的不断深入,低孔低渗储层已成为主要勘探开发对象,几乎所有井的储层都要经过压裂改造才有产能。储层压裂改造的规模需要考虑岩石脆性剖面变化特征,其脆性系数从岩石力学的角度间接反映了储层被压开的难易程度。以长庆油田姬塬地区延长组地层为例,通过岩芯三轴脆性实验数据(杨氏弹性模量和泊松比)得到岩石脆性系数,并用其校正测井计算的岩石脆性系数,由此建立连续的岩石脆性系数剖面。在此基础上,推导并建立了岩石脆性系数与最小水平地应力的定量关系式,实现了基于岩石脆性系数的储层压裂缝高度与宽度的定量预测、将此方法应用于工区多口油井的压裂改造工程中,取得了良好的效果,值得推广应用。

姬塬地区岩石脆性实验及压裂缝高缝宽预测研究

随着长庆油田勘探开发的不断深入,低孔低渗储层已成为主要勘探开发对象,几乎所有井的储层都要经过压裂改造才有产能。储层压裂改造时需要考虑岩石的脆性剖面变化特征,脆性系数从岩石力学的角度间接反映了储层被压开的难易程度。本文以长庆油田姬塬地区延长组油层为例,通过岩心三轴实验数据(杨氏弹性模量E和泊松比PR)得到岩石脆性系数,并用其校正测井计算的动态岩石脆性系数,由此建立连续的岩石脆性系数剖面。推导并建立了岩石脆性系数BI与最小水平地应力Sh的定量关系式,实现了基于岩石脆性系数的储层压裂缝高度与宽度的定量预测。将此方法应用于工区多口油井的压裂改造工程中,取得了良好的效果,值得推广应用。

沁水盆地南部高阶煤储层垂直压裂缝导流能力分析

以沁水盆地南部山西组高阶煤储层压裂缝的地质模型为依据,对常规储层压裂缝导流能力的计算模型进行修正,建立起适合高阶煤储层水力压裂填砂裂缝导流能力的计算模型;通过分析沁水盆地南部压裂施工工艺及煤储层力学特征,结合支撑剂在牛顿力学中的沉降理论,进行了填砂裂缝的导流能力计算,分析了影响因素,评估了结果的可靠性。研究表明:压裂缝中砂分布是分区的,且各区域的导流能力不同;缝长和缝宽越小,砂分布越均匀,单层砂重越大,则导流能力越强;导流能力与气井产能呈正相关关系。研究结果对于优化施工参数、获取最佳导流能力、提高煤层气井产能具有重要意义。

酸压裂缝体形态与流动能力的控制因素——以鄂尔多斯盆地大牛地气田下奥陶统马家沟组马五5亚段储层为例

立体改造技术是实现非均质碳酸盐岩油气藏立体开发的关键技术之一,而控制酸压裂缝体的形态和流动能力则是其核心。为了揭示控制酸压裂缝体形态和流动能力的主要因素,选取鄂尔多斯盆地大牛地气田下奥陶统马家沟组马五5亚段露头岩样,针对“滑溜水+高浓度酸液”酸压工艺,采用岩石力学真三轴耦合系统开展室内物理模拟实验;采用CT扫描技术来表征酸压裂缝体形态及获取裂缝宽度;在此基础上,研究了酸压裂缝体形态控制因素;然后,通过对裂缝系统的渗透率进行测试,分析了酸压裂缝体流动能力的控制因素。研究结果表明:①大牛地气田马五5亚段储层平均水平应力差异系数为0.25,酸压后能够形成复杂裂缝体;②酸液对裂缝条数的影响不明显,其对水力裂缝的溶蚀、疏通作用增加了裂缝宽度,酸蚀缝宽是酸液在水力裂缝主缝与分支缝、靠近注液端的水力裂缝与远端水力裂缝中竞争流动、反应的结果;③该气田马五5亚段储层进行酸压改造时的合理注酸强度为12.0 m^3/m,注酸排量应大于等于6.0 m^3/min;④进行立体酸压设计时,需要针对特定储层改造对象,确定注酸量的合理范围及最小合理注酸排量,进而优化注酸规模,以实现对储层的充分改造。结论认为,所取得的研究成果可以为致密碳酸盐岩储层立体酸压的优化设计提供指导。

过套管偶极横波成像测井压裂缝高度检测技术

针对压裂试油效果与测井综合解释不符合的储层,应用过套管偶极横波成像测井提供套管外地层快慢横波时差、反映射孔井段附近储层各向异性的特性,可以检测出压裂裂缝纵向延伸高度,评估压裂改造效果,确定试油与测井解释不符的原因;上油下水型储层的压裂改造中应用过套管偶极横波成像测井检测压裂缝纵向延伸高度,可判定施工工艺的控水效果,有效指导这一类储层的压裂施工方案,提高试油成功率。通过46口井压裂裂缝延伸高度的检测证明,过套管偶极横波成像测井方法可行,应用效果显著。

页岩压裂缝网储层应力敏感性及对产能的影响

为了研究页岩压裂缝网储层应力敏感性,实验室利用全数字伺服控制器对页岩岩心进行造缝处理,使其内部产生缝网结构,并通过改变围压的方式来研究页岩缝网岩石应力敏感性,进而进一步研究页岩缝网储层应力敏感性,并分析了其对产能的影响。研究表明,压裂缝网岩石应力敏感曲线为"L"型曲线形态,曲线以9.45 MPa为分界点分为两段:第Ⅰ阶段渗透率下降幅度较大,为拟塑性形变;第Ⅱ阶段渗透率下降幅度不如前者大,以弹性形变为主,岩石成为等压力体。采用岩石应力敏感曲线第Ⅱ阶段来评价缝网储层应力敏感性更符合实际,页岩缝网储层为强应力敏感,含有明显主裂缝的岩心其敏感程度相对较弱;缝网储层应力敏感性对气井产能的影响不大为2.38%,可见应力敏感性对压裂效果较好储层的影响相对较小,建议页岩气井生产过程中建立合理的气井生产制度。

基于示踪剂返排的致密油压裂缝网评价方法

由于致密油藏渗透率极低,常采用多级水力压裂提高单井产能,压裂后形成复杂的裂缝网络。针对压裂缝网表征的问题,在压裂过程中,示踪剂添加到压裂液中注入油藏并返排至地面,基于示踪剂返排曲线,运用时间矩理论,建立了累计流动能力与累计储存能力图版用于评价裂缝网络。研究结果表明:在半对数坐标系下,示踪剂返排曲线峰值过后呈现明显的直线段。图版导数曲线能够判断压裂缝网的类型,并与微地震结果进行了验证。如果导数曲线无明显突变,裂缝网络可视为均匀分布;导数曲线有明显突变,近水平段个数代表裂缝网络主裂缝或裂缝簇的个数。该研究成果能够为地质模型的建立提供约束,对致密油藏的开发具有十分重要的意义。

压裂缝清洗酸体系在松滋油田的应用

针对松滋油田鄂深 10井压裂施工大量前置液滞留地层 ,造成裂缝伤害的具体情况 ,设计了一套清洗酸液体系。在室内设计出模拟鄂深 10井裂缝伤害过程的环流实验流程和实验方法 ,这套方法能模拟压裂液由地面进入地层的动态过程 ,能模拟压裂液不彻底破胶或压裂液残渣残留对裂缝造成的伤害。通过环流实验 ,证实所设计的清洗酸液体系能有效分解瓜胶残渣 ,解除裂缝堵塞。根据鄂深 10井地层伤害特点 ,在施工工艺设计上采用大剂量、大排量的裂缝清洗剂 ,跟进较高浓度盐酸 ,达到清洗裂缝和改善近缝地层的渗透性的目的。施工结果表明 ,通过裂缝清洗和酸化改造 。

基于交叉偶极子声波和固井质量测井评价压裂缝方法

对压裂缝高度的评价一直是评价储层压裂效果的核心,由于受制于海上施工时间及放射性污染等因素,传统的井温测井、同位素测井等评价方法无法在海上油田应用。在评价固井水泥窜层风险基础上,过套管交叉偶极子声波和声波水泥胶结(SBT)固井质量测井技术相互结合,可以准确地评价海上致密储层压裂缝高度,从而定量对压裂施工效果进行指导和评估。通过多口井实际应用,该技术方法效果较好,值得推广应用。

裂隙性储层压裂缝延伸机理及防治水意义

针对由水力裂缝触发的裂隙性储层涌水、突水等地质问题,首先根据弹性力学原理和断裂力学强度准则,基于储层原生裂缝几何特性和压裂液渗流规律,建立了垂直井工况下的起裂压力计算模型;其次考虑煤储层的损伤本构关系,将Dougill损伤因子与起裂压力公式相结合,进一步建立了延伸压力的计算模型;应用经典的PKN模型以及裂缝内净压力的非线性压降规律,建立了改进的压裂缝扩展延伸模型.该模型揭示了裂缝性储层压裂长度L与压裂时间t之间的非线性关系,显示出压裂缝的延伸距离随时间的增加而增长,但前期增长较快,后期基本趋于稳定.豫北焦作恩村区块三口试验井的计算结果,与邻区位村区块微地震实测资料契合度较高,从而验证了理论模型的正确性,为现场压裂参数控制以及防治压裂缝突水提供了可靠的技术支撑.

基于离散裂缝模型的煤层压裂缝数值模拟方法

如何准确描述煤层压裂缝中的流体流动规律是当前煤层气开发所面临的重要技术难题。采用管道网络状的离散裂缝模型(DFM)处理压裂缝,采用Cui&Bustin模型描述煤岩的强应力敏感性,同时考虑非瞬时解吸-扩散、双重介质渗流等煤层气解吸-扩散-渗流的基本特征,提出一种用多分支井描述煤层压裂缝的数值模拟方法。该方法的优点在于,用结构网格系统就能实现复杂离散裂缝的模拟,即采用已有的主流商业数值模拟软件,如CMG,Eclipse,就能够实现具有压裂缝的煤层气藏数值模拟。将该方法与采用非结构网格系统的数值模拟器相比较,应用实例表明两者计算结果相近,从而验证了该方法的合理性。利用该方法研究了煤岩应力敏感对气井产能的影响,结果表明,在生产条件下,应力敏感现象使研究区块煤层渗透率增加,有利于煤层气的产出。该方法为煤层压裂缝数值模拟提供了新思路,具有一定的便捷性和实用性。

基于DSI测井横波分裂的水平井压裂缝检测研究

利用偶极横波测井检测水平井压裂缝不同于直井压裂缝检测,目前还存在较多的理论和技术问题。针对直井、斜井和水平井等不同情况,给出了三维TTI介质中SH波和SV波的相速度和各向异性系数计算公式,从理论方面研究其横波各向异性系数与裂缝倾角、裂缝方位角、井斜方位角、井斜角之间的关系,开展水平井横向压裂缝的DSI实验模拟研究,并在实际水平井QP52井中进行压裂缝检测应用。研究发现,DSI可以检测水平井的纵向缝和斜交缝,但无法检测水平井的横向正交压裂缝。横波各向异性系数随裂缝倾角的增大而减小,随裂缝方位角与井斜方位角之差的增大而减小;而井斜角的改变不会影响横波分裂速度和各向异性系数的检测与计算。研究结果可为工区水平井实施压裂缝检测的DSI项目提供重要理论指导和依据,即通过压前、压后近井地带的横波各向异性对比来检测压裂缝与识别压开层段。

煤层气井压裂缝壁面稳定性研究

为了揭示煤层气压裂井在排采过程中裂缝壁面剪切失稳产生煤粉的机理,根据叠加原理,采用弹性力学和渗流力学理论,构建了排采过程中压裂缝的总应力场计算模型。基于D-P剪切破坏准则,提出了一种计算井底流动压力安全窗的方法,以有效避免煤岩压裂缝壁面失稳。研究结果表明:井底流动压力越小,压裂缝壁面净压力越大,在压裂缝壁面附近产生的诱导应力也越大;另外,井底流动压力越小,由于孔弹效应影响,形成的诱导应力也越大。在排采过程中,保证井底流动压力在安全窗口内,可以避免压裂缝壁面剪切失稳形成煤粉。

川西洛带构造蓬莱镇气藏水力压裂缝特征分析

根据洛带构造蓬莱镇气藏的地应力场特征 ,采用不稳定试井、压裂资料对人工水力压裂缝的产状及其长度和宽度等进行了分析 ,结果表明 ,气藏的地应力状态为 σx>σz>σy,形成的水力压裂缝为垂直缝 ,其长度在 30 m～ 2 2 0 m之间 ,宽度在 3mm～ 10 mm左右 ,高度则在 2 0 m左右。

塔中工区压裂缝高度预测方法研究

本文根据压裂段地层垂向应力、最大和最小水平主应力的大小关系确定裂缝的形态及方位;依据压裂段地层和相邻地层最小水平主应力的大小划分出最小水平主应力的低应力段、较高应力段和高应力段,并根据裂缝易向低应力段延伸特点,定性分析裂缝延伸高度与方向;结合断裂力学岩石应力强度因子和断裂韧度关系定量分析裂缝延伸高度与方向。为人工压裂缝预测提供了一套完整的方法,并把此方法应用塔中Ⅰ号气田部分压裂井段,取得了良好的效果。

提升川南地区深层页岩气储层压裂缝网改造效果的全生命周期对策

为了实现深层页岩气的规模高效开发,以四川盆地川南地区泸州—渝西区块上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组深层页岩气储层为研究对象,系统分析了涵盖井位部署、钻完井、排采生产阶段的页岩气井全生命周期中影响页岩气储层压裂缝网改造效果的地质和工程因素,进而提出了有针对性的技术对策及下一步的技术发展方向。研究结果表明:①应力状态和断裂体系是影响缝网扩展程度的首要因素,不等时靶体及其钻遇率是形成复杂缝网的先决条件,发育的天然弱面区带是诱导裂缝延伸的重要介质,优质页岩储层厚度是衡量资源纵向上能动性的地质依据;②液体携砂效率与密簇是提升水力裂缝复杂程度的工艺保障,精细分段射孔工艺是实现储层横向上充分动用的技术核心,一体化压裂方案设计是避免井下复杂情况产生、实现储层得到最大限度改造的创新流程,合理的焖井与排采制度是保证气井长期高位稳产的必要措施;③提升深层页岩气井压裂缝网改造效果的全生命周期对策的内涵包括确定适宜的储层纵横向动用模式以实现对优质储层的充分改造、有效识别断层与弱面以减少井下复杂情况的产生、优化簇间距和砂液体系以保证水力裂缝网络规模达到最大化、通过制订合理的生产制度以保证气井最大估算最终开采量(EUR)的获取;④开展长水平段气井精细压裂方案设计、持续优化砂液体系、簇间距与施工强度、研究多层立体压裂技术是深层页岩气储层缝网压裂技术下一步的发展方向。

水力压裂施工中压裂缝高度预测方法研究

对于需要水力压裂提高产量的油田,压裂过程中合理地选择压裂井段及泵压增量是非常重要的。理想的压裂效果是在射孔井段裂缝向地层无限延伸,而纵向延伸不大。实验和压裂工程证明,水力压裂缝的方位总是和最小水平主应力方向垂直,朝阻力最小的方向的延伸。事实上水力缝在沿最大水平主应力方向横向延伸的同时总是伴随着纵向延伸。如果最小水平主应力随深度有一定的变化,即目的层与其上覆地层和下部邻层有一定的应力差异时,能在一定程度上抑制水力压裂缝的纵向延伸。水力压裂缝延伸高度、宽度和长度进行合理的预测分析的目的就是帮助压裂设计人员合理选择压裂井段、泵压增量,压裂液的体积、砂子的用量和泵压等参数,以获得需要的水力缝的纵横向延伸高度,确保压开目的层,避开非目的层,避免水窜问题,达到预期的压裂效果。

基于偶极横波测井资料预测储层压裂缝几何参数

利用偶极横波测井资料算出泊松比、弹性模量和最小水平主应力等岩石力学参数,基于IVERSON模型首先估算射孔层段压裂缝延伸高度,通过工区储层各向异性系数与裂缝宽度的回归关系估算裂缝宽度,根据椭球体积模型并结合压裂液的利用率及加砂量估算裂缝的径向延伸长度。将该方法优化编程,用于处理工区压裂前后井的测井资料,对比分析预测结果与实际压裂效果,两者较为一致,表明该方法效果明显,值得推广应用。