考虑应力敏感效应和启动压力梯度的低渗透油藏数值模拟

低渗透油藏存在显著的应力敏感效应和启动压力梯度。流固耦合法对于高温、高压条件下岩石本构特性的确定和岩石物性参数的选取以及初始应力场的确定方面,均存在很大不确定性,加之其求解过程复杂,程序编制困难,实际应用存在很大问题。根据模拟软件中应力敏感处理方法和非达西渗流线性化原理,提出了数值模拟中应力敏感效应和启动压力梯度处理方法和依据。应用本方法对文东低渗砂岩油藏某区块进行了模拟研究。分别模拟考虑应力敏感和启动高压力梯度、不考虑应力敏感和启动高压力梯度(常规模型)、仅考虑应力敏感、仅考虑启动压力梯度对应的油田日产油量、累计产油量、采出程度的关系曲线。数值模拟结果表明:考虑应力敏感和启动压力梯度模型单井日产量较常规模型低,特别是投产初期;考虑应力敏感和启动压力梯度模型累计产油量和采出程度远低于常规模型。     

兴古潜山油藏水平井完井技术试验

兴古潜山油藏位于辽河坳陷西部凹陷中段,属于块状裂缝型油藏。近几年为了提高开发效果,辽河油田在该区块布置了较多的水平井。已建成的水平井大多采用裸眼完井和筛管完井。为解决水平井在完井过程中尾管段常发生封隔失效的问题,同时提高完井技术和工具对该区块水平井深度大(多在5000m以上)、井眼曲率高(7°/30m以上)的适应性,进行了遇油膨胀封隔器完井试验、液力膨胀封隔器完井试验及水平井分段完井综合试验。试验结果表明:管外封隔器入井系列试验实现了兴古潜山水平井分段完井的目标,为今后该区块的分层分段开发打下了基础;在兴古潜山油藏水平井分段完井方案中,脚跟处的管外封隔器用浸泡膨胀封隔器效果较好;管外封隔器的使用及分段完井技术的应用,可以有效减少投产前的作业量。由于分段完井技术尚处于试验期,建议进一步试验研究。     

水平井机械隔离上提分段压裂工艺研究与应用

低渗透油田水平井开发是一项复杂而又有实际价值的工程技术。吉林油田4.6×108t探明未动用储量中,低渗透油藏超过90%,但产量普遍较低。为改变低渗透油藏"多井低产"的局面,开展低渗透油藏水平井开发试验。针对目前国内外低渗透油田水平井压裂改造工艺复杂、工艺可靠性差的现状,在环空分压和桥塞压裂工艺基础上,对工具和管柱结构进行改进,提出一种利用油管对水平井进行一趟管柱、双封单卡压裂施工多段的水平井上提分段压裂工艺及配套技术,同时,通过地面模拟试验,对研制的上提压裂管柱的水平状态冲砂性能和工具配件性能进行验证。经现场试验及应用,该管柱性能可靠,满足水平井分段压裂要求。水平井压裂工具,由其组成的工艺管柱入井工具少,性能稳定,全过程防卡控制,使施工更加安全可靠,是一种先进的水平井分段改造工艺技术。     

蓄水过程中土坝的渗流-应力耦合分析

针对土石坝在蓄水过程中应力场与渗流场间的耦合问题,基于ABAQUS平台,建构了可考虑土体非饱和特性的均质土坝的有限元计算模型,并数值模拟了蓄水过程中土坝渗流场和应力,获得了土坝的渗流、应力及变形的相关规律。结果表明,该方法操作简便,可行、有效。     

杜84断块馆陶油藏双水平SAGD优化设计

辽河油田曙一区杜84块馆陶油层为一顶部和四周被水包围的特殊油藏．开发初期按70m井距正方形井网部署直井蒸汽吞吐开发,在油井蒸汽吞吐过程中,射孔井段下部油层动用差,蒸汽超覆现象随周期延长而加剧．带来顶水突破的隐患,同时油藏递减逐渐加大,油藏开发效果逐渐变差。为提高杜84块馆陶超稠油油藏剩余油动用程度．决定采用SAGD开发技术。本文以油藏特点和开发现状为基础,应用STARTS数值模拟软件,采用变深度、不均匀网格进行油藏数值模拟,对双水平井组合的SAGD技术布井方式、水平段长度、水平段在油层中的位置、注采参数等进行了优化设计。实施效果表明,采用双水平井组合SAGD技术,提高超稠油原油采收率是经济可行的。     

稠油热采水平井分段完井技术研究

作为中国最大的稠油生产基地,截至2012年底,辽河油田水平井已超过1200口,形成了年产油250×104t以上的生产能力,为辽河油田千万吨稳产提供了强有力的支持。其中,热采稠油水平井有800余口,这部分水平井大多采用筛管完井,且没有管外封隔器,筛管与地层之间无法实现有效分隔,注汽时只能采用笼统注汽或筛管内分段注汽,由于油藏在平面及纵向上的非均质作用,使水平井段存在动用不均现象。经统计,水平井动用不均井数占全部热采水平井数的80%,水平井段动用较好的井段仅占水平段长度的1/2～1/3,严重影响了油井产能。为此,在管内分段注汽基础上,研发了稠油热采水平井分段完井、分段注汽工艺技术,通过水平井分段完井工艺研究,以及高温管外封隔器和套管热力扶正器等关键工具的研制,形成了稠油热采水平井分段完井、分段注汽技术。该技术已累计应用6井次,平均周期汽油比提高0.1以上,水平段均匀动用程度明显改善,油田开发效果显著提升。     

致密油水平井大规模压裂后合理工作制度研究

2013年以来在葡萄花油田扶余油层垣A和葡B两个试验区开展了水平井开发现场试验。致密油特殊的存储渗流特征导致其开发规律与常规油藏有很大区别,为保证长期稳产,进行了致密油水平井压后合理工作制度研究。通过地层供液量与流压、产出量与流压关系特征,将水平井生产阶段划分为主缝供液阶段、缝间渗流阶段及基质渗流等3个不同时期,在综合研究分析基础上,结合试验区地质、生产综合情况,制定了5种类型水平井3个不同生产阶段对应的合理生产参数。基于水平井产量递减规律研究,结合试验区水平井生产动态特征分析,初步认为:钻遇好、初期产液量高、稳产期长的井可先短关恢复,压力恢复至地层压力60%后开井,供液能力持续变差后再进行长关;而钻遇较差、稳产期较短的井建议进行长关,压力恢复至地层压力80%后开井,并相应调小参数,以保持平稳生产。     

氮气泡沫抑制双水平井SAGD井间窜流可视化研究

双水平井SAGD是开发稠油油藏一种有效前沿的技术手段。双水平井SAGD开发稠油油藏时,注采井间局部易发生窜流,导致油井生产汽窜,含水率上升。对此利用二维物理可视化机理模型,以辽河油田曙一区杜84块馆陶油层地面脱气原油为实验原油,研究当水平井注汽开发过程中井间窜流后,注入的氮气泡沫运移、聚集、封堵机理。实验结果表明,由于油水黏度差异及储层非均质性,注采井间易发生窜流,注入蒸汽沿注采井间向前推进,产生明显的主流通道,不利于双水平井SAGD注采井间建立稳定连通关系和剩余油有效动用;注入的氮气泡沫首先进入主流通道并占据大孔道,在喉道的剪切作用下形成大量气泡,泡沫沿窜流通道运移并聚集,起到封堵作用,有利于抑制井间蒸汽或热水的窜通,使得后续注入流体改变流动方向,实现双水平井井间剩余油均匀动用。     

热渗耦合的地下水源热泵抽灌井传热数值模拟

基于达西定律,分析了饱和区土壤中地下水源热泵抽灌井传热机制,构建了热渗耦合共同作用下的数学模型,研究了有无地下水渗流及渗流速度对抽灌井周围温度场变化的影响,使用COMSOL Multiphysics软件对建立的模型进行了分析模拟.实例结果表明,该模型具有较好的适用性,为系统的优化设计与参数合理匹配提供了理论支持.     

变质岩潜山油藏开发特征研究

辽河油田兴古7块属于裂缝型块状底水变质岩潜山油藏。油藏多发育中高角度裂缝,具有地层古老、潜山内幕构造复杂、岩性多样、含油幅度大、油层巨厚等地质特征,开发特点为平面上满块含油,纵向分段见油;非均质性强,产能差异大;油藏天然能量不充足,注水难受效;水平井开发效果好;纵叠平错三维井网设计合理,有效发挥重力驱油作用,适用于注气立体开发。运用数值模拟方法,分析该块油藏外在开发指标特征与内在渗流机理的联系,预测各项技术指标后,发现各阶段产量递减率、地层压力、气油比、含水等技术指标变化存在明显节点。依据指标变化节点,将立体开发划分为弹性驱阶段、重力驱阶段、气驱见效阶段、注气突破阶段、注气突破后期五个开发阶段,解决了变质岩潜山油藏立体开发阶段划分的瓶颈问题。该研究对变质岩潜山油藏的立体开发具有理论指导意义。     

河北献县东部雾迷山组碳酸盐岩热储酸化压裂试验研究

通过对河北献县东部雾迷山组碳酸盐岩进行大尺寸高地应力酸化压裂物理模拟试验与小尺寸温度应力耦合环境下酸化压裂试验,讨论地应力、温度、酸液排量以及压裂模式等因素与碳酸盐岩压裂效果之间的关系,找到碳酸盐岩储层压裂裂缝的生长规律。研究表明：将裂缝发育与裂缝不发育储层碳酸盐岩压裂曲线对比发现,储层岩石裂缝发育程度可明显降低破裂压力;压裂试验中储层岩石内裂缝激活对破裂压力具有显著影响,现场压裂过程中应当考虑到储层工程地质中裂缝发育程度的问题;酸液处理可显著降低破裂压力,更有利于形成复杂裂缝网络,破裂过程中诱发更多声发射事件,同时储层岩石裂缝发育程度直接影响到压裂效果。     

Model for calculating the temperature and pressure within the fracture during supercritical carbon dioxide fracturing

Supercritical carbon dioxide fracturing not only enhances fossil hydrogen production better than hydraulic fracturing, but also alleviates water consumption and storages some carbon dioxide in reservoirs. In this study, a numerical simulation model for calculating the temperature and pressure within a fracture during supercritical carbon dioxide fracturing was established based on rock mechanics, fluid mechanics, thermodynamics, and heat transfer. Moreover, the effects of impact of in-situ stress of reservoir, reservoir temperature, carbon dioxide temperature at the bottom of the well and injection rate on temperature and pressure in the fracture are analyzed based on this new model. The results show that the temperature and pressure of carbon dioxide in the fracture are constantly changing during the fracturing, due to the propagation of the fracture, which makes the temperature and pressure in the fracture unable to reach a steady state. The effect of supercritical carbon dioxide fracturing in reservoirs with higher temperature and lower in-situ stress is better, and higher injection temperatures and smaller injection rates should be chosen in order for carbon dioxide to quickly reach the supercritical state.     

2013年国内页岩气钻采技术综述

2013年,国内在页岩气开采方面又取得了一些新进展,特别是页岩气水平井钻井、固井和压裂技术渐趋成熟,针对页岩气开发的需要,形成了页岩气水平井钻井、压前评价技术、大型压裂设计和压后评估技术,并围绕"井工厂"化作业,初步形成了钻井、压裂等一体化设计和优化,以及边钻井、边压裂、边生产的交叉作业模式,促进了国内页岩气开发进程。基于有关文献,简要介绍了国内在页岩气钻井技术、钻井液技术、固井技术、压裂技术和环境保护方面取得的新进展。在页岩气开发方面,如何在学习借鉴国外先进开采技术和国内已经取得经验的基础上,结合国内页岩气资源实际,积极探索更经济、更高效、更环保的"井工厂"开发模式,尽快形成完善配套的实验测试、钻井完井、排采和大型分段压裂、环保型压裂液、钻井废液(渣)和压裂返排液处理等页岩气开发关键技术,是今后仍需努力的方向。     

新疆油田火山岩气藏体积压裂机理研究及应用

进行火山岩气藏压裂改造时,通常采用形成单一裂缝的增产改造技术,气井稳产时间较短.借鉴页岩气开发理念,深入研究火山岩气藏体积压裂机理.根据缝内压力传导的力学模型,研究不同液体体系对压力传导的影响,分析无滤饼压裂液体系对体积压裂的作用,优选出压裂液体系;建立不同角度天然裂缝开启的力学模型,确立体积形成的关键力学条件,并针对火山岩气藏压裂目的层的地应力结构进行实际分析.从储层矿物角度出发,研究对比火山岩储层的脆性系数;根据力学条件,结合压裂工艺过程,建立相关模型,优化研究体积压裂关键工艺参数,包括排量、压裂规模等;分析降阻水、线性胶、浓胶液三种不同黏度液体对裂缝网络的作用.在上述研究基础上,针对新疆油田DX1413井实际地质条件,分析该井进行体积压裂的有利条件,并进行压裂设计与改造施工,对施工曲线、施工过程、施工结果进行分析,得到了一些有益的结论,这些结论对火山岩气藏的开发有重要的启迪作用.     

The effect of completion strategy on fracture propagation from multiple cluster perforations in fossil hydrogen energy development

The hydraulic fracturing is extensively used to stimulate the production of fossil hydrogen energy. Perforation parameters have a great influence on the performance of hydraulically fractured horizontal wells in fossil hydrogen energy development. In this work, a practical model to study the effect of a completion scheme on simultaneous fracture propagation is proposed, in which the coupling fluid flow and stress interaction is considered, and a fracture propagation uniform index model is used to optimize the completion strategy. Moreover, this model is well validated by Wu's model and Zhang's model. The numerical study results indicate that a uniform completion scheme causes a non-uniform fracture development; an optimal completion method is proposed by reducing the cluster number, non-uniform spacing, and practical limited entry technique in a fracturing stage. Furthermore, the combined use of unequal cluster spacing and a limited entry strategy can significantly reduce the suppression effects between multiple clusters, improve the fluid flow into each cluster, and enhance the uniform propagation to achieve the maximum production. Our present work illustrates a better understanding of the effect of the completion strategy on the multiple fracture propagation, and paves a path for a more optimal completion design for fossil hydrogen energy development.     

An innovative technology of directional propagation of hydraulic fracture guided by radial holes in fossil hydrogen energy development

Conventional hydraulic fracturing fails to develop low permeability reservoirs of fossil hydrogen energy that are not located in the direction of maximum principal in-situ stress. A new technology of fracture propagation guided by radial holes is proposed, which can realize directional propagation of hydraulic fracture along radial holes in fossil hydrogen energy development. In order to verify this new technology, a model of radial holes combined with hydraulic fracturing is established by the ABAQUS extended finite element method. Simulation results show that radial holes play a guiding role in fractures propagation. The influence extent of seven factors on the directional propagation of hydraulic fracture is listed as follows (from strong to weak): azimuth of radial holes > horizontal in-situ stress difference of fossil hydrogen reservoir > injection rate of fracturing fluid > Young's modulus of rock > permeability of fossil hydrogen reservoir > Poisson ratio of rock > viscosity of fracturing fluid. True tri-axial experiment is carried out to verify the accuracy of numerical simulation, and the result is consistent with numerical model, which indicates that numerical simulation is reliable.     

川西须五气藏完井方式适应性研究

随着勘探开发的不断深入,非常规天然气成为重要的接替资源。四川盆地非常规天然气资源量丰富,须五气藏为典型的砂泥岩互层致密非常规气藏,有效的完井方式是气藏实现提高单井产能、提高气藏可采程度的重要保障。国内外非常规气藏水平井主要采用多段压裂技术、降阻水压裂技术、同步压裂技术,开发效果显著;研究表明,基质裂缝、裂缝网络渗透率、水力裂缝间隙、水力裂缝传导率、岩石压缩性、水力裂缝半长、自然裂缝孔隙度,对页岩气水平井产能影响较大,钻井过程中要对近井地带的基质渗透率、裂缝网络渗透率和自然裂缝孔隙度进行保护。川西须五气藏储层脆性矿物含量与美国其他页岩气相当,同时储层具有天然裂缝发育的特点,完井方式需要考虑储层改造工艺、最大程度上实现缝网压裂的目的;通过深入研究,优选出川西须五气藏完井方式,优选套管射孔完井方式,采用水平井+多段水力压裂和储层改造完井方法进行开发。     

美国Barnett页岩气开发中应用的钻井工程技术分析与启示

美国Barnett页岩气开发十分成功,有较多经验可供参考。井身结构设计要满足多次压裂的增产方式和长达30～50a生产周期的要求;丛式井成为降低开发成本、增大对储层控制能力的有效技术;水平井技术是页岩气开发的关键技术,水平井的成本一般是垂直井的1～1.5倍,而产量是垂直井的3倍左右;水平段钻进中,常使用油基钻井液和PDC钻头,在保持水平井眼稳定性的同时,提高机械钻速;低密度、高强度固井完井技术,能为后期储层改造和开发做好准备;随钻伽马测井曲线,可用于较准确地识别页岩储层,若水平井技术结合geo VISION随钻成像服务和RAB钻头附近地层电阻率仪器等LWD技术,可以更为合理的控制井眼轨迹。提出国内钻井工程技术集成与发展的建议:实现地面上集成、集中的"小间距丛式井组"(井工厂),做到"组少井多";实现储层中水平井眼轨道空间分布,合理开发"地下立体井网",做到"少井高产和高采收率";追求"钻井速度高、井眼质量好、钻井成本低"的钻井模式;开展长水平段水平井或水平分支井钻井技术的整体研究:研究满足后期开发和压裂需求的完井方式,在成本允许的条件下采用泡沫水泥固井技术,研制特殊套管、封隔器、分支工具等材料和新型井下工具。     

增强型地热系统中液-岩化学作用数值模拟研究

增强型地热系统（Enhanced Geothermal System, EGS）利用深层岩石中连通的裂隙网络进行流体工质循环,从而实现地热能的持续开采。EGS运行时循环流体工质会与深层岩石产生化学反应,引起岩石中矿物的溶解/沉积,使热储中的裂隙网络形貌产生动态变化,对地下流动与传热过程造成影响。本文分析了EGS中液–岩化学作用特点,详细阐述了在多孔介质热流动模型中耦合入液–岩化学反应的方法,基于已开发成功的EGS传热传质数值模型初步建立了传热–流动–化学（Thermal-Hydraulic-Chemical, THC）多场耦合数值模型,并使用该模型对五井布局EGS的长期运行过程进行了模拟分析,模拟时仅考虑方解石在水流体中溶解和沉积。模拟结果显示,循环流体的注入温度以及注入流体中的矿物离子浓度的设定十分重要。如果二者没有达到较为合适的“平衡”,就会导致注入井附近渗透率和孔隙率的持续变化,对EGS的导流能力造成极大影响。     

天然气水合物储层水力压裂研究进展

天然气水合物是一种广泛分布于海底地层中重要的未来战略能源,但在开采过程中,由于水合物储层介质颗粒粒径较小,孔隙多被固态水合物占据,储层渗透率低,制约着天然气水合物开采的产业化进程。当今水力压裂技术已广泛应用于低渗透油气藏的增产作业中,本文总结了近年来国内外对天然气水合物储层应用水力压裂技术的研究现状,从压裂实验、数值模拟和压裂液等方面进行了讨论。结果表明,水力压裂可以创造人工裂缝,扩大水合物解离面积,提高储层渗透率和天然气产量,有利于商业开发。储层的脆性响应问题、开发新型压裂液以及压裂对水合物储层地质安全的影响,都是水合物储层水力压裂研究亟待解决的问题。