注液速率及压裂液黏度对煤层水力裂缝形态的影响

注液速率及压裂液黏度是煤层气井压裂设计中两个重要的可控参数,其不仅影响水力裂缝起裂压力及压裂施工压力,而且控制水力裂缝形态。采用鄂尔多斯盆地东南缘大宁-吉县地区天然煤岩,基于试验室物理模拟试验研究注液速率及压裂液黏度对水力裂缝形态及施工压力的影响。结果表明:注液速率及压裂液黏度较小时,主裂缝与分支缝连通形成沿最大水平主应力方向的复杂裂缝网络系统;随着注液速率及压裂液黏度的增加,水力裂缝复杂程度降低,形成平直单裂缝。提高注液速率或压裂液黏度会增大施工压力。对注液速率及压裂液黏度进行合理控制,可先在井筒附近生成平直裂缝,后在远离井筒处生成复杂裂缝网络,有利于增大煤层气单井排采体积。

基于电磁方法的水力压裂裂缝探测技术研究进展

水力压裂是促进地层油气藏高产的一项重要手段,对油气田的勘探、开发具有重要意义。水力压裂裂缝是油气藏的主要渗流通道和有效储集空间,裂缝识别是油气勘探、开发的重要环节。关于利用电磁方法进行水力压裂裂缝探测,学者们提出了多种切实可行的技术方案。首先,通过系统调研基于电磁方法的水力压裂裂缝探测相关文献,从空间角度对水力压裂裂缝的主要几何形态进行分类,分析水力压裂裂缝电磁监测方法的优势和不足;基于感应测井理论,通过电磁法监测手段,识别由导电支撑剂填充的水力压裂裂缝。然后,分别从垂直井、水平井和多井三方面对水力压裂裂缝的研究现状与发展趋势进行了详细综述。最后,探讨了基于电磁方法的水力压裂裂缝探测技术的主要问题和困难,认为目前主要的技术难点在于裂缝的复杂形态难以准确把握,多种因素共同影响裂缝形态探测效果。因此,针对具有多尺度特性的水力压裂裂缝的分布和特征,需结合多种电磁模拟方法进行研究。

天然裂缝群与地应力差作用下水力裂缝扩展试验

通过室内真三轴水力压裂试验,研究裂缝性储层中天然裂缝群与地应力差的组合作用对水力裂缝扩展的影响。采用内含大量随机天然裂缝的300mm×300mm×600mm人工试件模拟裂缝性储层,改变地应力差、天然裂缝尺度以及压裂液排量与黏度条件,分析水力裂缝形态与地应力差、天然裂缝尺度的关系。根据水力裂缝复杂程度将其分为体积裂缝、分支裂缝和单一裂缝3类。结果表明:天然裂缝尺度越大、地应力差越小,水力裂缝形态越复杂;对含天然裂缝群的储层,当地应力差大于8MPa时,压裂不会产生体积裂缝;当地应力差大于14MPa时,天然裂缝群对水力裂缝形态不会产生影响,形成单一裂缝;水力裂缝的非稳态扩展易受到天然裂缝群的影响,从而有利于产生缝网结构。

用分形方法研究水力压裂裂缝扩展机理

根据岩石断裂力学理论证明了水力压裂裂缝具有与缝内压力分布无关的自相似扩展特征,在此基础上,建立了裂纹扩展的分形弯折模型来描述裂纹的动态扩展,根据这个模型,推导了考虑裂纹分形扩展的裂缝宽度方程,从而可以在给定条件下计算出裂缝维数,缝内压力分布,裂缝延伸速度,裂缝尺寸等。

煤岩水力压裂裂缝形态实验研究

水力裂缝形态的正确判断是压裂施工设计和产能预测的重要部分,针对煤岩进行真三轴水力压裂,研究水平裂缝、垂直裂缝和复杂裂缝之间的转换条件,得出判断依据。实验证实:应力差(最小水平地应力减去垂向应力)为4～6MPa时,水力裂缝形态在垂直裂缝和水平裂缝间转变;在等应力差状态下,高围压状态会使水力裂缝形态趋于复杂;天然裂缝和割理对水力裂缝起裂与延伸过程产生不同影响;煤岩应力状态主导水力裂缝走向,当应力差异系数Kv在0.6～0.7之间时,煤岩内部天然裂缝和割理对水力裂缝形态有显著影响;并且在不考虑井眼附近天然裂缝时,需要苛刻的应力条件使水力裂缝的起裂阶段表现为水平裂缝。