深层超深层页岩气水平井缝口暂堵压裂的裂缝调控模拟

深层超深层页岩气井压裂时,受深部地层应力非均质性和“密簇”布缝的联合影响,多簇压裂中的水力裂缝难以同步起裂扩展,同时缝间强干扰作用加剧了裂缝非均衡延伸程度,矿场实践证实缝口暂堵压裂工艺可以有效调控多簇裂缝非均衡延伸,而构建深层超深层页岩气水平井缝口暂堵压裂裂缝调控模拟方法,可提高暂堵工艺实施效果。为此,基于岩石力学、弹性力学、流体力学和裂缝扩展理论、水平井分簇压裂中流量分配方程和暂堵球封堵方程,建立了深层超深层页岩气缝口暂堵压裂的裂缝扩展模型及调控模拟方法,并以中石化川东南丁山—东溪构造深层页岩气井为例,模拟了暂堵压裂中暂堵球数量、暂堵次数和时机对暂堵调控的影响,分析了暂堵球对裂缝扩展形态和SRV展布影响。研究结果表明:①缝口暂堵可以显著促进多簇裂缝均衡延伸,模拟证实暂堵球数量、暂堵次数和暂堵时机对裂缝调控具有重要作用;②随暂堵球数量增多,缝网体积先增大后减小,存在最优暂堵球数量;③当暂堵次数较多,可提高暂堵转向工艺容错率,但需要适量增多暂堵球数量;④当暂堵时机适当时,各簇裂缝均衡扩展,缝网体积达到最大值。结论认为,该暂堵裂缝调控模拟方法对完善暂堵压裂优化设计、提高矿场工艺实施水平,有效开发深层超深层页岩气具有重要意义。

自生长水凝胶粒子特性及裂缝调控作用机理

裂缝调控在低渗透/特低渗透油藏开发中能够有效提高裂缝周边基质原油的波及范围,为了实现“注得进、走得远、耐得住、长效适度调控”,研发了自生长水凝胶粒子体系。基于贻贝仿生理念,引入类儿茶酚结构合成仿生功能聚合物,并与酚醛树脂交联制备本体水凝胶,其流变剪切弹性模量为5.5~5.6 Pa,高剪切应变破坏后弹性模量恢复率超过98%。粒径分布与扫描电镜分析结果表明,仿生功能聚合物制备的水凝胶粒子在模拟储层条件老化后能聚集自生长,中值粒径增大10~15倍,呈现出三维体型结构。通过建立原子力显微镜胶体探针纳米力学测量方法,定量表征水凝胶粒子间的作用力,粒子间静电斥力是自生长水凝胶粒子稳定分散的主要原因,随着液相矿化度升高静电力逐渐被屏蔽,粒子间的多重超分子引力占据主导,揭示了粒子间聚集生长的界面纳米力学机理。通过物理模拟结合扫描电镜实验探究了水凝胶粒子体系的注入性、流度调控效果及提高采收率潜力。结果表明,自生长水凝胶粒子体系易注入,远运移,在裂缝内粒子间能黏聚,与壁面黏附,在二次水驱中表现出更好的调控效果与更持久的耐冲刷能力,能有效动用裂缝周边基质的原油。

二连盆地褐煤断裂行为加载率效应及对压裂裂缝调控的启示

室内试验尺度对煤岩断裂行为及加载率效应的认识同样有助于地下储层压裂过程中压裂裂缝延展规律分析及压裂造缝形式的调控。利用SHPB试验对采取自内蒙古二连盆地褐煤半圆弯曲试样在层理平行、层理垂直及层理斜交方向上的断裂行为及加载率效应开展研究,据此构建研究区褐煤储层水力压裂造缝模式。结果表明:二连盆地褐煤试样冲击下断裂过程包括弹性变形、断裂及卸载阶段;随加载率提升,试样断裂强度、断裂韧度随之线性增大,研究区褐煤断裂性能加载率效应非常显著。随加载率增大试样破碎程度加剧,层理平行型试样冲击下以层理剪切破碎形式为主,垂直层理及斜交层理试样以冲击压碎式破坏为主并形成大量煤粉,对煤层气排采较为不利。冲击下褐煤岩断裂方位基本与加载方位一致。同时随加载率增大,研究区褐煤断裂过程耗能线性增加。以上表明二连盆地褐煤断裂行为受外部加载率深刻控制。最后提出一种基于加载率效应的煤储层压裂造缝模式调控程序。其中深部应力主控型褐煤储层压裂,压裂中主要采取由近到远逐级增大加载率,而浅层由天然裂缝主控的褐煤储层压裂,压裂中由近到远逐级减小加载率的泵注程序,使压裂裂缝初期由应力主控,后期转为天然裂缝主控。形成近井地带主干裂缝,中端较复杂裂缝及远端复杂裂缝的“分段式”压裂造缝的效果。

砂岩气藏水平井体积压裂中Y341封隔器裂缝控制模拟

使用Eclipse软件建立了体积压裂中Y341封隔器裂缝控制模型,在该模型中以不同段数、段长、裂缝夹角、裂缝半长、裂缝密度和裂缝导流能力作为控制因素,约束Y341封隔器对裂缝的控制能力。模拟结果显示:在约束参数控制下,Y341封隔器可完成裂缝控制,提高致密砂岩气藏水平井中的天然气采集量。