不同水力压裂顺序下煤层气井组应力干扰效应研究——以沁水盆地柿庄南区块为例

煤层气井常采用井网布置方式进行开发,不同的水力压裂顺序引起不同的应力干扰效应。为了查明不同水力压裂顺序下煤层气井间应力干扰效应,本文以沁水盆地柿庄南区块3组煤层气井网15口井为研究对象,应用ABAQUS有限元模拟软件,模拟了煤层气井网中3种水力压裂顺序(先周围后中心、对角、先中心后周围)的应力分布特征及干扰效应,提出了相应的水力压裂顺序建议。结果表明:当施工排量为6.00~8.00 m^(3)/min,液量为430.00~580.00 m^(3)时,(1)先周围后中心、对角、先中心后周围压裂时,距中心井、对角线井、周围井不同距离,依次分为应力释放区、集中区和原始应力区。先周围后中心压裂时,中心井三区范围依次为≤15.00 m、15.00~140.00 m、>140.00 m。对角压裂时,对角线井三区范围依次为≤60.00 m、60.00~150.00 m、>150.00 m。先中间压裂时,周围井三区范围依次为≤60.00 m、60.00~144.00 m、>144.00 m。(2)煤层气井网采用四点法布置,井间距超过300.00 m,可有效避免煤层气井之间的应力干扰,降低煤层气井压裂时的施工难度。

水平井非顺序压裂工艺现场试验与评估

针对水平井段间非均质性较强或钻遇断层、较大天然裂缝带的情况,四川盆地页岩气井套变现象时有发生,导致常规机械分段工具无法通过套变段,对页岩气水平井高效分段改造带来巨大挑战。为此,提出了一种适用于非常规油气藏水平井的非顺序压裂工艺,该工艺不同于传统的从水平段B靶点向A靶点的顺序压裂,而是在水平分段改造井段的任意位置实现分簇射孔与压裂,且每次压裂后全井段可实现暂时封堵。对于可能发生风险的井段可先行避开,先压裂正常井段,再压裂风险井段,对于水平段受断层影响的情况或套变井提供极具针对性的解决措施。以川南页岩气A1井为例开展现场试验,验证了水平井非顺序压裂工艺的可行性,并在一定程度上减弱较大裂缝带对压裂改造体积的负面影响,有效规避压裂改造区域的重复覆盖。此外,该工艺使用的工具串外径最小仅79 mm,对套变井段也具有适应性和针对性,可作为桥塞分段工艺的有益补充,具有广阔的推广应用价值。

页岩气“井工厂”不同压裂模式下裂缝复杂程度研究

为了不断优化页岩气"井工厂"的压裂模式,通过建立多裂缝相互干扰诱导应力数学模型,在考虑多井多缝的前提下,建立了多裂缝影响下的诱导应力场有限元模型,对单井逐次压裂、跳跃式压裂、两口水平井同步压裂、拉链式压裂以及改进的拉链式压裂等5种压裂模式进行模拟,对比分析了不同水平路径下诱导应力的变化情况以及最小水平主应力方向的变化规律,并重点讨论了由于压裂次序不同所导致的诱导应力场差异。研究结果表明:(1)裂缝周围的近井筒地带产生的诱导压应力最大,裂缝尖端处产生的诱导拉应力最大;(2)对于两口水平井压裂,靠近补偿井一侧的裂缝尖端诱导拉应力更大,两井的中间位置主要受到诱导拉应力的作用;(3)最小水平主应力方向偏转主要集中在裂缝尖端区域,裂缝数量增多,最小水平主应力的偏转范围和偏转幅度均增大;(4)改进拉链式压裂在各条路径上产生的诱导应力均为最大,对于靠近两口井中间区域各点的诱导应力值影响尤其大,可以有效增加压裂裂缝的复杂程度。结论认为,该研究成果可以为页岩气"井工厂"压裂的复杂裂缝网络预测和压裂模式优化提供帮助。

水平井水力压裂裂缝扩展影响因素研究

本文采用大型有限元分析软件建立了水力压裂模型,通过模拟压裂过程,得到裂缝宽度与缝高方向路径关系曲线。为研究实际水力裂缝扩展过程中储层内地应力差异、施工排量和压裂顺序等因素对裂缝扩展规律的影响,本文采用控制变量法对这些因素的影响进行了分析。

页岩气水平井选择性分簇压裂工艺先导性试验——以昭通国家级页岩气示范区为例

昭通国家级页岩气示范区内的页岩气储层应力结构复杂、裂缝带发育,一旦钻遇断层或发生套管变形等情况时只能舍弃部分层段或笼统压裂,难以达到有针对性的分段改造储层的目的。为此,基于砂塞暂堵分段技术,提出了适用于该区页岩气水平井的选择性分簇压裂工艺,并将该工艺应用于昭通X-1水平井的压裂改造中。研究结果表明:(1)选择性分簇压裂工艺可以突破常规分段的限制,根据现场需要在水平井段任意位置进行单簇定点压裂或多簇大规模多级压裂,同时,该工艺不同于常规压裂只从B靶点往A靶点施工的顺序,根据井筒、储层条件,可以改变压裂的前后顺序;(2)X-1井地层应力分布复杂、断层发育、套管变形风险高,通过采用选择性分簇压裂工艺以及改变常规压裂施工顺序,先进行后续若干簇压裂、后进行目标区域改造,顺利完成了72簇压裂施工,全井段均实现裂缝有效扩展,该井储层增产改造体积(SRV)达73×106 m3,测试产能达10.87×104 m3/d。结论认为,选择性分簇压裂工艺在井况复杂及需要进行重复压裂改造的水平井中具有较强的适用性,具有良好的应用推广价值。