渗流力对裸眼井筒周围应力场及地层破裂压力影响机理研究

流体渗流进入储层岩石的孔隙喉道时会给岩石骨架施加渗流力作用,该力会打破储层岩石原有的应力平衡状态,影响岩石的变形与破坏.尽管大量实验与数值模拟研究已经证实渗流力对岩土破坏有显著影响,但在石油工程领域有关渗流力的研究鲜有报道.渗流力对水力压裂裂缝起裂与扩展的影响机理仍不清楚.基于此,文章首先基于土力学渗流力定义式和Biot固结理论对压裂液渗流进入岩石孔隙时渗流力的作用机理进行了研究.然后以裸眼井为例分析了渗流力作用形成的应力场,推导了考虑渗流力作用的地层破裂压力解析解公式,揭示了渗流力作用对裸眼井地层破裂压力的影响规律.研究结果表明:孔隙压差等于一个大气压时,单位立方厘米岩样所受体积力渗流力的大小远超同等大小岩样所受体积力重力的大小,渗流力对储层岩石的作用不可忽视.压裂液渗流进入储层岩石孔隙时,渗流力作用可以显著降低裸眼井筒周围的有效周向应力,增大井壁发生拉伸破坏的可能. Biot有效应力系数越大,渗流力作用越强,井筒周围应力场被渗流力作用影响的范围越大.相比较不可渗透的储层,渗流力作用显著降低了裸眼井的地层破裂压力.地层深度越大,两向应力差越小时渗流力作用对裸眼井地层破裂压力的影响越显著.

裂缝性地层射孔井破裂压力计算模型

水力压裂是提高低渗透油气藏采收率的重要技术手段,准确地预测压裂井的破裂压力是水力压裂成功实施的关键步骤。目前的破裂压力计算模型基本都是针对均质地层,对于裂缝性地层破裂压力的预测计算一直是个非常复杂的问题。受地层天然裂缝的作用和影响,在裂缝性地层射孔井中水力裂缝可能会发生3种破裂模式,分别为沿孔眼壁面岩石本体破裂、沿天然裂缝剪切破裂和沿天然裂缝张性破裂。基于弹性力学和岩石力学理论,结合天然裂缝与孔眼相交的空间位置关系,考虑水力裂缝可能发生的3种破裂模式,建立了裂缝性地层射孔井的破裂压力计算模型。实例计算表明,所建立的计算模型能用于准确计算裂缝性地层射孔井的破裂压力,同时也能用于解释裂缝性地层近井地带多裂缝形成机理。

头台油田储层天然裂缝对注水开发的影响

为降低油井中的含水量 ,提高油井产油量 ,通过岩心测试及动静态资料分析 ,研究了头台油田储层中天然裂缝的特征。结果表明 :头台油田储层中构造裂缝较发育 ,且构造轴部的裂缝比两翼发育 ,裂缝平均线密度为 0 .0 57条 /m;裂缝主要发育在粉砂岩中 ,规模不大 ,以垂直缝为主 ,充填较严重 ;裂缝方位以近 EW方向为主 ;在注水开发中 ,水沿 EW向裂缝推进 ,使 EW向的油井严重遭受水淹 ,SN方向油井供液不足 ,导致整个油田地层压力下降且不均衡。认为沿裂缝布置注水井 ,可改善油田开发效果。

孔隙压力变化对地应力的影响研究

在开发井的生产过程中,地层孔隙压力降低的同时,地层的破裂压力也在降低,这是由地层孔隙压力的变化导致地应力,特别是两个水平主地应力产生了变化引起的。推导出了两个水平主应力随地层孔隙压力变化的理论公式和地层破裂压力、坍塌压力的预测公式,计算了大港油田马东区块开发前后的两个水平主应力、地层破裂压力、坍塌压力,证明了这些公式的可靠性。

深井水力喷射压裂可行性分析及设计计算

常规深井压裂面临井底破裂压力大、地面施工泵压高、井下封隔器高温失效等问题,需要探索新的增产改造技术。介绍了水力喷射压裂技术及水力喷砂射孔机理、水力喷射压裂机理、水力喷射压裂工具组合。同时分析了其技术特点,分析认为,该技术具有射孔孔眼直径大、射孔深度长、可降低井底破裂压力、无需机械封隔等优点。在进行深井水力喷射压裂可行性分析的基础上,计算了某深井水力喷射压裂工艺技术参数,校核了深井压裂管柱强度,计算了油管排量、环空排量、油管压力和环空压力等水力喷射压裂水力参数及井口压力。分析和计算结果表明,深井水力喷射压裂切实可行。

西峰油田长_8层注水现状及投注措施效果

为了查明西峰油田长8层注水井注水初期压力高、注水压力上升速度过快的原因,对其储集层物性、水敏性、润湿性、地层水化学特征及注入水水质进行了室内分析与实验。储集层致密、孔隙喉道细微和油层的中性弱亲油特性是导致水井注水初期压力较高的主要因素。岩心注水实验表明,中等程度水敏及注入水与地层水不配伍产生BaSO4、CaCO3结垢是造成地层伤害、注水压力升高过快的主要原因。统计和分析了油田注水井不同完井工艺及投注措施对注水压力的影响,认为对长8层而言,保障注水质量、以射孔+水力压裂复合工艺完井、注水前用复配以防垢剂和黏土稳定剂的活性水洗井并对地层进行挤注活性水段塞处理(防膨及解堵措施处理半径应大于4 m)、同层污水回注等措施均有利于预防和减轻地层结垢和水敏伤害,保持注水压力稳定。

华庆探区长6_3储层破裂压力及裂缝开启压力估测与开发建议

根据露头地层、钻井岩心及薄片等实物资料,结合古地磁岩心定向,对长63储层构造裂缝几何学等特征参数进行定量观测。结合储层现今应力状态数值模拟成果和岩石力学属性,对长63储层不同方向天然裂缝重新开启压力及储层破裂压力进行估算;预测储层裂缝开启压力和地层破裂压力分布,提出合理有效的注水压力范围。研究结果表明：长63储层破裂压力主要介于49.50-57.50 MPa之间,合理注水压力应控制在54.0 MPa以下,使得与现今最大水平主应力方向夹角小于40°的天然裂缝易开启,能有效地改善低渗储层渗流能力,提高石油高采收率。

一种地层破裂压力估算方法及应用

目前预测地层破裂压力的方法很多， 多数方法中有些参数需经过大量的室内岩心试验获取。本文提出的是一种统计方法， 即通过统计水力压裂及套管鞋试漏数据直接绘制破裂压力与井深的关系曲线，并将其作为钻井工程设计及钻井液密度设计的依据， 可保证地层不被压裂，

异常高温高压下超深特低渗砂岩气藏的优化压裂技术应用研究

结合中原油田 PS1 5井的压裂改造实例 ,着重介绍了用于异常高温高压下超深特低渗砂岩气藏优化压裂的 6项技术 :1使用超高温弹大孔密射孔 ;2选用套管压裂 ,提高泵注排量 ,把储层压开、压好 ;3优选优质、高效、低伤害的压裂材料 ;4优化水力裂缝设计 ,求取裂缝支撑半长 ;5压前小型压裂测试 ,保证正式压裂的成功 ;6压后采取强制闭合技术。PS1 5井压裂实践证明 ,该套技术可使目的层 Es3段

无安全压力窗口裂缝性地层五步压回法压井方法

采用常规压井方法处理无安全压力窗口裂缝性地层气侵时存在一压即漏、漏完仍喷的问题,为解决该问题,基于安全控制井筒压力并重建安全压力窗口的指导思想,提出了五步压回法压井方法。介绍了五步压回法压井的基本原理和挤压转向、平稳压回、逐步刹车、吊灌稳压和堵漏承压5个步骤,给出了压井液排量、漏失压差、井口套压和安全压力窗口等关键参数的计算方法。五步压回法压井方法自2006年开始在塔里木油田推广应用以来,控制了1 138井次溢流和38次井控险情,大大提高了压井成功率。研究结果表明,五步压回法压井方法能有效控制井筒压力,实现喷漏同存裂缝性地层的安全钻进。

柴达木盆地昆北油田切12区块E_(3)^(1)砂砾岩储层特征及压裂施工参数优化

昆北油田切12区块E_(3)^(1)层为典型的砂砾岩储层,压裂提产程度较低,严重影响了油田的开发效果。通过岩心实验和理论计算分析了切12区块E_(3)^(1)层砂砾岩储层脆性特征和天然裂缝开启压力,应用数值模拟优化了排量和液量等关键施工参数。结果表明:切12区块E_(3)^(1)层厚度大,基质孔发育,储层脆性强,地层破裂压力大于天然裂缝开启压力;对于25~40 m厚度储层压裂施工时裂缝转向临界排量为9~16 m^(3)/min、单段液量下限为7 000 m^(3)、砂量为100~120 m^(3),现场微地震监测显示E_(3)^(1)储层压裂形成较大范围较多条的复杂人工裂缝网络,储层渗流能力得到大幅度提升。研究结果为昆北油田砂砾岩储层高效改造提供了依据。

头台油田开发后油层破裂压力的确定

头台油田开发初期,确定油层破裂压力计算公式为Pf=0.01783H,由此计算出的油层中部破裂压力22.28MPa。但随着油田的开发,初期确定的破裂压力计算方法已经不适合头台油田生产实际。为此,通过对头台油田99井次破裂压力值进行统计,结合头台油田地层参数,分为3个区块分别计算不同地层的破裂压力。提出了适应于每个区块的地层破裂压力计算公式,并将计算值与压裂实测值进行对比,确定计算结果与实测结果接近,可以利用该组公式计算头台油田开发后不同区块的破裂压力值。

青西油田地层压力预测技术的研究与应用

地层压力预测对提高钻井速度、保护油层、合理设计井身结构和钻井液密度有着重要的意义。通过对完成井岩心和测井资料的分析处理,建立了青西油田地层压力预测数学模型,十多口井的现场应用表明,该模型压力预测结果误差小于10%;完井试油发现,储层污染明显减小,产量与邻井相比大幅度提高,取得了较好的经济效益。同时,也为青西油田提高钻井速度、缩短钻井周期、提高勘探开发效益奠定了坚实的基础。

海拉尔地区三个地层压力的预测与计算

根据已钻井的测井资料,对海拉尔油田的几个主要区块进行了地层孔隙压力、地层破裂压力和井壁坍塌压力的分析和计算,并建立了不同区块的单井压力的变化及本区块压力随深度变化的剖面图。分析研究发现,使用声波时差方法预测地层压力可以取得准确的预测值:破裂压力计算应用了伊顿模式、史蒂芬模式、黄荣樽模式和测井资料法,然后对各种方法进行对比分析发现黄荣樽法破裂压力预测数据准确;而坍塌压力则可以通过莫尔-库仑准则得到满足工程需要的精度。最后综合考虑确定出各个区块的合理安全泥浆密度窗口。

海上复杂断块油田合理注水压力研究

合理注水压力是海上注水开发复杂断块油田控制地质性溢油风险的关键参数,根据复杂断块油藏特点制定合理注水压力,对实现海上复杂断块油田安全高效开发意义重大.文中重新定义了复杂断块油田合理注水压力,综合考虑地层破裂压力和断层临界失稳压力,利用渗流力学理论及数值模拟技术,研究出与“通海底”断层不同距离、不同注采关系下注水井的合理注水压力为15.9～22.4MPa,并根据研究结果提出了注水井井位设计建议.该研究在渤海蓬莱油田注水管理中取得了较好的应用效果,可以为海上其他复杂断块油田的安全注水管理提供参考.

姬塬油田长4＋5储层裂缝特征及其对注水开发的影响

为通过岩心测试及动静态资料分析，研究了姬塬油田储层中天然裂缝的特征结果表明：该区长4＋5储层天然裂缝发育密度大、裂缝有效程度高，并以高角度裂缝为主；裂缝方向受区域构造运动影响，主要为北东南西向．沉积微相成为影响裂缝发育的主要因素在注水开发中，水沿储层裂缝推进，使裂缝主向油井严重遭受水淹．而裂缝侧向油井供液不足，导致整个油田地层压力下降且不均衙。

应用地层测试资料优选压裂层段

对中原油田1988～1994年的地层测试资料，进行了系统的分类研究，根据形态将测试压力曲线划分成了5种类型，总结出应用地层测试资料优选压裂层段的原则和方法，通过现场应用，使压裂有效率有较大幅度的提高。

厚壁地层裸眼垂直裂缝破裂压力研究

地层破裂压力是压裂增产作业十分关注的一个技术问题,从压裂问世以来,人们就不断的对破裂压力进行研究,也提出了不少破裂压力计算方法,文章介绍了一种破裂压力计算新方法,这种方法从井眼内流体压力改变引起厚壁筒径向应力、周向应力变化,从而使厚壁筒周向应力由压应力逐渐变为拉应力,拉应力大于岩石抗拉断裂强度而使岩石发生破裂从而得出破裂压力计算公式,通过这个公式不仅可以计算破裂压力,还可通过破裂压力来计算厚壁筒地层的其它岩石参数。

测试压力曲线在海拉尔油田压裂选层中的应用

海拉尔油田压裂后约44%试油层为低产层或干层,改造有效率低,需要建立一套适用该区块的压裂选层评价方法。统计103口地层测试施工后的压裂试油井资料,进行测试压力曲线形态与压裂效果的相关性研究,分析储层信息与压裂增产潜力的关系。根据测试开井流动曲线、关井压力恢复曲线反映的地层渗流能力、污染程度、压力系数、能量衰竭等信息,将测试压力曲线分为常压高渗型、污染堵塞型、特低渗透型、能量衰竭型(低压型)四类,制定测试压力曲线分类图版,指导压裂选井选层。经37口井压裂选层现场应用,综合符合率达到92%以上。该方法适用于试油方案优化、老井复查、压裂选层等方面,显著提高海拉尔油田储层改造有效率。