高煤级煤储层水力压裂裂缝扩展模型研究

为了研究煤层气井水力压裂后的裂缝扩展规律,以沁水盆地南部煤层气井为例,基于区内煤储层的物性特征和水力压裂工程实践,根据水力压裂原理,采用数值分析的方法,探讨了研究区的煤层气井水力压裂后的裂缝形态与裂缝展布规律,提出了研究区煤层气井压裂过程中的综合滤失系数计算方法,构建了高煤级煤储层水力压裂的裂缝扩展模型,并进行了验证.研究结果表明:区内煤层气井压裂后形成的裂缝一般扩展到顶底板的泥岩中,且以垂直缝为主,裂缝形态符合KGD模型.区内常规压裂井的裂缝长为47.8～177.0m,平均90.6m.裂缝缝宽为0.013～0.049m,平均0.028m.模型计算结果与实测值、生产实践较为吻合.     

煤层气井水力压裂效果评价与消突时间预测研究

为了评价和预测高瓦斯矿区煤层气预抽工程水力压裂致裂与消突效果,以屯留井田煤层气井为例,采用微地震监测技术与基于滤失效应下的水力压裂预测模型,对煤层气井水力压裂产生的裂缝形态和几何尺寸进行了预测评价。结果显示:研究区水力压裂产生的裂缝形态以KGD型垂直缝为主,主裂缝沿着裂隙主发育方向进行扩展;水力压裂控制范围近似椭圆形,基本符合设计要求;消突预抽时间与日均抽采量之间呈指数负增长关系,据此,建立了单井压裂区消突时间预测模型,为企业合理安排预抽计划以及煤矿安全高效生产提供了保障。     

砂岩储层流固耦合下复压井围岩应力场研究

根据势的叠加原则,确定了重复压裂井周围注/采孔隙压力分布,建立垂直裂缝井孔隙压力变化的耦合数学模型;引入初次人工裂缝内流体压缩系数,建立了初次人工裂缝诱导应力场模型;根据线性叠加原理,计算了重复压裂前总的应力场,为重复压裂应力场重定向提供理论依据.     

煤层气有限导流压裂井的压力动态分析

针对煤层气产出过程中的降压,解吸,扩散,渗流等特点,应用非稳态解吸模型;研究了煤层气在基质和割理中的单相流动;建立了新有有限导流压裂井评价模型;讨论了裂缝壁面表皮系数,吸附系数,裂缝储容系数和窜流系数对压力动态的影响;分析了煤层气压裂井的压降典型曲线特征和参数估计方法,从而为煤层气藏开发提供了可靠的数据。     

有限导流垂直裂缝产能及影响因素研究

从渗流理论出发,利用瞬时源、连续源的思想,结合卷积公式、Laphce变换等方法,建立了有限导流垂直裂缝井的产能计算模型,对模型导出的积分方程采用边界元方法(BEM)在Laplace空间进行了求解,利用Stehfest数值反演.获得了实空间的解,从而给出了准确计算有限导流垂直裂缝井产量的方法.此外,还通过定量计算分析了裂缝各设计参数对产量的影响方式和影响程度.通过分析可知,压裂井的日产量随裂缝长度、裂缝渗透率、裂缝宽度的增加而增大,但其产量增加的幅度随三种因素的增大而逐渐减小,因此在实际的油藏水力压裂设计时,应结合压裂成本和增益来考虑合适的设计参数.对压裂井产量预测和水力压裂油藏工程设计具有一定价值.     

基于均衡降压理念的煤层气井网井距优化模型

针对煤层气开发压裂及储层各向异性特点,考虑人工裂缝与各向异性对煤层气压力传播的影响,提出用均衡降压使产气量最大化的思路并进行井网井距优化,在充分考虑各向异性煤层与水力压裂直井压力传播特点的基础上,建立了各向异性地层压裂直井最优井距模型,运用CMG软件GEM模型煤层气模块对模型进行验证.结果表明:对于各向异性煤层或压裂直井,选择矩形或菱形井网较正方形井网好;各向异性煤层矩形井网长宽比按照渗透率比的平方根确定为最优;而对于压裂直井,矩形井网按照长度与宽度的平方差等于4倍裂缝半长的平方确定;对于各向异性煤层与压裂井综合情况,井距关系受各向异性渗透率比值与人工裂缝长度共同影响.在此基础上,建立了煤层气井网井距优化流程,为煤层气开发方式的制定提供了理论方法.     

非线性井底流压条件下煤层气试验井产能预测模型及应用

为了探索水力压裂条件下焦作"三软"(软煤、软顶和软底)矿区低渗煤层煤层气渗透机理及产出规律,首先基于储层压裂缝扩展模型,根据压裂后裂缝孔隙度与渗透率的关系,建立了储层压裂渗透模型,着重考虑了井底流压的非线性动态变化对煤层气产出的影响,建立了产能预测模型,并进行了试验单井的应用及分析;其次,根据压裂缝几何参数与井底流压,计算得到试验期理论产气量,通过历史拟合法将试验期实采数据、试验期理论产出及试验期模拟产出3者进行对比分析,从而验证了产能预测模型的正确性;最后,结合相关参数,运用产能预测模型对矿区GW-002试验井进行生产期2 450 d的产能预测及经济评价期内的采收率计算。结果表明,该试验井生产期内平均日产气量可达587 m~3,累计产气量可达1.05×10~6 m~3,经济评价期内采收率可达32.86%,满足了煤层气开采技术要求。研究成果可用于指导"三软"矿区煤层气井压裂抽采实践与产能预测。     

煤层气井解吸区预测模型研究

为跟踪了解煤层气开发动态,实现煤层气藏储量动用程度评价、井网优化等目标,建立煤层气解吸区扩展预测方法.基于煤层气两相流阶段生产气水比特征,运用稳态逐次替换法,建立不同生产阶段两相流稳态压力分布模型;结合物质平衡方程,提出并建立煤层气直井、压裂直井解吸区扩展预测模型.研究结果表明:该模型预测解吸区范围与数值解吻合较好.在韩城煤层气小井组应用、直到生产525d后,A井解吸区椭圆长短半轴范围分别为150.5～188.0m,138.0～178.0m;B井分别为170.0～215.0m,159.0～206.5m,此时A,B两井解吸区已干扰或接近干扰,而C,D两井投产后解吸区很快与A井干扰.     

新集矿区煤层气地面开发技术探讨

作为国家煤层气示范开发区,针对新集矿区的地质条件及煤层气储存特点,选用地面垂直井开发煤层气的工艺技术,通过开发试验现场的＂1＋3＂井组工程的三口试生产井,成功地产出了煤层气,获得了单井最大日产气量3 728m3,排采三年后日产气量仍维持1 000m3。对其中的钻井、储层保护、水力压裂、排水、采气方面的关键技术的研究和实施,建立起一套适用于新集矿区地质条件及中国国情的煤层气钻井、完井、压裂和采气工艺技术。试验区地面垂直井开发煤层气的成功实施,也为矿区治理矿井瓦斯,提供了新的途径。     

煤层气竖直压裂井与多分支水平井生产特征

针对我国煤层气多分支水平井和竖直压裂井的生产特点,从垂直压裂井与多分支水平井的钻完井方式、增产措施、增产原理等方面阐述了两种煤层气井产气机理的异同;根据地下水流动特点及各自钻完井方式,结合达西定律得出两种煤层气井排采过程中压力动态变化模型;根据地层供液能力及各排采阶段主要任务,把煤层气井饱和水阶段的工作制度划分为排采调整和稳定降液两个过程;把气水两相流阶段的工作制度划分为排采制度适应过程、井底压力稳定下降过程、控压稳产过程及配产生产过程共4个过程.提出了钻完井及生产排采过程中关键阶段应注意的事项,为煤层气的开采提供了依据.     

水力压裂井井温资料在河南油田的应用

井温测试作为诊断水力压裂缝高最有效的一种手段,在全世界得到广泛应用,由于各地储层特征千差万别所以解释方法和应用范围也各不相同。本文根据河南油田压后井温曲线特征结合储层压力和测温时间,总结了判断裂缝高度的四种方法;用停泵后不同时间录取的温度,统计出停泵时目的层温度,为压裂液的优选提供了可靠的依据;用砂层厚度与隔层厚度交会的方法统计出了安棚油田能够有效阻挡人工裂缝延伸的最小纯泥岩隔层厚度,为压裂选层、压裂施工设计、压后效果分析提供了可靠的第一手资料。     

井下低频脉动水力压裂技术参数优化及现场应用

对于地层压力高、岩石破裂压力大的储层,水力压裂施工面临井口泵压大、设备要求高的难题。井下低频脉动水力压裂技术通过在井底产生低频脉动,可以显著降低岩石起裂压力和延伸压力,提高压裂增产效果。通过室内实验以及理论计算,对低频脉动水力压裂技术的脉动频率及脉动压力幅值两个关键参数进行了优化。结果表明:当脉动频率为20 Hz时,岩石的破坏最为严重; 脉动频率越高,振幅衰减越快; 岩石的抗压强度与脉动压力幅值成反比,幅值越大,岩石的抗压强度越低。最后,在陕北地区低渗透油田进行了3口井的低频脉动水力压裂现场试验。试验结果表明,低频脉动水力压裂后的试验井与相邻常规压裂井相比,砂堵问题明显减少,且在降低施工压力方面具有显著效果。     

薄互层剩余油压裂挖潜工艺技术研究与应用

鄂尔多斯盆地某特低渗透油藏纵向上主要发育K1、K2两层,层内隔夹层发育。但经历20多年的开发后,受层间隔夹层和非均质性影响,前期采用以老裂缝充填和延伸为主的重复压裂工艺动用层间剩余油不明显,措施后含水率上升且单井增油量逐年下降。基于储层剩余油分布类型,剖析了储层纵向上剩余油分布界限和增产潜力,开展了储层纵向上地应力和储层物性变化研究,采用正交试验设计原理对比评价了影响重复压裂裂缝高控制的主要影响因素,提出了“水力喷射器+K344单底封”重复压裂工艺,并应用全三维压裂软件优化了储层关键参数。在某区特低渗透油藏现场应用10口井,试验井日产油是投产初期的近1.5倍。     

中原油田分压选压技术研究及应用

中原油田油层条件复杂，层段跨度大、单层厚度小、各个小层地应力相差较大，常规的多层合压或全井合压难以有效改造整个储层。对此，研究了选井评层系统和机械分隔相结合的分压选压技术，对具有潜力的小层进行彻底改造；开发的一次下井双封管串分层压裂管串开创了中原油田双级机械封隔器分层压裂的先例。现场应用增产效果明显。     

模糊识别方法在压裂选井选层中的应用

分析统计H组合储层32口开发井的地质参数、压裂施工参数.运用模糊数学分析方法建立适合该区压裂选井选层的数学模型,优选压裂施工方案以及对施工参数敏感性进行分析.选井选层实例分析与该地区实际压裂效果具有很好的符合性.     

瓜胶压裂液性能及在滨661块整体压裂中的应用

压裂液的流变性是影响其压裂效果的重要因素之一。针对胜利油田滨661块研制的瓜胶与交联剂FYC-160形成的压裂液体系GRJ-11,研究其流变性、耐温性和抗剪切性,并利用扫描电镜观测了其微观结构。结果表明,此压裂液体系具有良好的增黏能力和抗剪切效果,170s-1、剪切40min后,体系黏度仍在90mPa·s左右,且内部形成了稳定的三维交联网络结构。对此压裂液在滨661块沙四段12口井进行了整体压裂投产,平均每口井日产油5.53t,平均含水率为39.74%,压裂后单井获得较高产能,满足于地层压裂的要求。     

Characterization of Hydraulic Fracture with Inflated Dislocation Moving Within a Semi-infinite Medium

Hydraulic fracturing is accompanied by a change in pore fluid pressure. As a result,this may be conveniently represented as inflated dislocation moving within a semi-infinite medium. Theory is developed to describe the pore pressures that build up around an inflated volumetric dislocation migrating within a saturated porous-elastic semi-infinite medium as analog to hydraulic fracturing emplacement. The solution is capable of evaluating the system behavior of both constant fluid pressure and zero flux surface conditions through application of a superposition. Characterization of horizontal moving dislocation processes is conducted as an application of these techniques. Where the mechanical and hydraulic parameters are defined,a priori,type curve matching of responses may be used to evaluate emplacement location uniquely. Pore pressure response elicited at a dilation,subject to pressure control is of interest in representing hydraulic fracturing where leak-off is an important component. The effect of hydraulic fracturing on fracture fluid pressure is evaluated in a poroelastic hydraulic fracture model utilizing dislocation theory. A minimum set of dimensionless parameters are defined that describe the system. Pore fluid pressures recorded during hydraulic fracturing of a well in the San Joaquin Valley of Central California is examined using the proposed model. The estimated geometry of the hydraulic fracture is matched with reasonable fidelity with the measured data.     

油井压裂选井方法在C油田中的应用

随着油田的不断深入开发,压裂改造是油藏开发获取工业油流的必须手段。为确保油井压裂的效果与经济效益,提升油井压裂方案的符合率,避免传统上压裂选井的经验性与盲目性,依据近些年来压裂选井的实践,应用模糊数学分析的方法,建立了适合C油田的压裂选井方法,即模糊评判分析方法。通过对模型进行实际运算应用,其结果与该地区实际压裂的施工结果具有很好的符合性。研究成果为C油田可持续开发奠定基础,对于指导油田压裂选井工作具有重要意义。     

Z油田大斜度压裂井产能数值模拟研究

针对Z油田具有代表性的7口大斜度压裂井建立了单井砂岩模型、孔隙度模型、渗透率模型,形成了Z油田天然裂缝发育储层大斜度压裂井产能数值模拟方法,数值模拟给出了不同层段（S1段、S3段和D2段、D3段）、不同井斜角（60°、75°）、不同裂缝参数和生产压差条件下大斜度压裂井产能模拟结果。通过探井试油资料与数值模拟预测结果对比分析可知,该数值模拟方法的计算结果与实际试油结果吻合,从而为Z油田大斜度压裂井产能预测分析提供了科学依据。     

Numerical modeling of simultaneous hydraulic fracturing in the mode of multi-well pads

In order to investigate propagation regularity of hydraulic fractures in the mode of multi-well pads, numerical modeling of simultaneous hydraulic fracturing of multiple wells was conducted. The mathematical model was established coupling rock deformation with fluid flow in the fractures and wellbores. And then the model was solved by displacement discontinuity method coupling with implicit level set method. The implicit method was based on fracture tip asymptotical solution and used to determine fracture growth length. Simulation results showed that when multiple wells were fractured simultaneously, adjacent fractures might propagate towards each other, showing an effect of attraction other than repulsion. Fracture spacing and well spacing had significant influence on the propagation path and geometry of multiple fractures. Furthermore, when multiple wells were fractured simultaneously, stress reversal regions had a large area, and stress reversal regions were distributed not only in the area between fractures but also on the outside of them. The area of stress reversal regions was related to fracture spacing and well spacing. Results indicated that multi-well fracturing induced larger area of stress reversal regions than one-well fracturing, which was beneficial to generating complex fracture network in unconventional reservoirs.