裂缝监测技术在水平井中的应用

水平井可在薄油层中增大井筒过油层范围,实现高速注采,提高产能。某油田区块投产水平井均采用水力压裂投产方式完井,而经济有效的水力压裂应尽可能地让裂缝在储层内延伸,防止裂缝穿透水层或低压渗透层。现场作业表明,水力压裂的效果往往不十分明显,有时由于穿透隔层导致失败,造成油层压力体系破坏,影响油田的整体开发效果。因此常常需要了解、研究裂缝扩展规律并采取有效措施控制裂缝的扩展形态,从油田实践看,由于受监测手段的限制,对裂缝扩展规律的认识还十分有限。该油田通过应用微地震裂缝监测技术、压裂前后密闭井温测试、大地电位等多种裂缝监测技术,进行裂缝扩展规律的认识和研究,并通过多种裂缝监测结果比较,对水平井压裂过程中产生的人工裂缝形态有了较为清楚的认识,且对区块内其它水平井压裂过程中的施工控制及压后的效果分析有十分重要的指导作用。     

水力压裂裂缝起裂延伸的试验研究

水力压裂模拟试验是认识裂缝扩展机制的重要手段,通过模拟地层条件下的压裂试验,可以对裂缝扩展的实际物理过程进行监测,并且对形成的裂缝进行直接观察。通过室内模拟实验可知:应力附加区作用范围通常在3倍~6倍井眼之间,先逐渐憋压到一个极值(即破裂压力),在这个区域内裂缝先起裂,在起裂之后存在一个压裂液蓄能的过程,然后裂缝再突破应力附加区;4块岩样产生的都是单一裂缝,裂缝形态类似,并符合力压裂裂缝起裂延伸机理,没有出现多裂缝扩展现象。     

真三轴重复压裂裂缝扩展实时监测教学演示实验研究

诱导裂缝转向是重复压裂中一个重要的研究方向。多次压裂导致裂缝间的互相干扰和影响,实验结束后无法准确描述每次形成的裂缝形态。为解决这一问题,将声发射技术引入真三轴水力压裂实验过程中,不仅可以实时监测裂缝的扩展规律和形态,而且能有针对性的改变注入压裂方式形成转向裂缝。该实验对研究压裂过程中裂缝扩展和重复压裂过程中裂缝干扰和转向具有较强的支撑作用,同时可以可培养学生实践操作能力和压裂理论认识。     

油层水力压裂微裂缝演化模型研究

水力压裂是世界范围内广泛应用的成熟增产技术。在最近二十年内,水力压裂在技术水平与经济效益上比以前有显著的提高,成为低渗储层增产增注的主要手段。在以往的油层水力压裂描述过程中,往往只是针对主裂缝延伸轨迹研究,然而近年来大量的实验表明,油层水力压裂在形成裂缝的过程中,常常伴有岩石的逐步劣化,裂缝的形成是由许多的原始微小裂缝增长、扩大、汇合形成的,因此研究水力压裂微裂缝扩展演化是十分重要的。本文根据应变能理论,建立油层水力压裂微裂缝演化模型。     

重复压裂技术探讨

水力压裂技术是有效开发低渗透油气藏的主要技术措施,但经过水力压裂的油气井,在生产过程中由于种种原因可能导致水力裂缝失效。为此,文章较系统地研究讨论了重复压裂机理,重复压裂裂缝延伸方式及判断方法,分析了原有裂缝失效的可能原因,提出了重复压裂的系统评估技术,正确评价裂缝当前状况,阐述了重复压裂的选井选层的原则与方法和重复压裂裂缝延伸的模拟方法。     

煤系地层致密砂岩压裂技术可行性研究

鄂尔多斯盆地气藏属于低孔、低渗、低压的致密砂岩气藏,在山西组、太原组、本溪组附近地层发育有多段煤、砂互层.在水力压裂过程中,地层裂缝通常在低应力面发生起裂,支撑剂大多进入煤层,较少铺置到致密砂岩层中,难以在致密砂岩层中形成有效的气体渗流通道.为此,在真三轴实验条件下,对大尺寸砂岩-煤岩产层组模型进行水力压裂实验,通过剖切压裂试样描述了在不同起裂位置、不同压裂液黏度、不同排量等条件下的水力裂缝扩展和空间展布规律,同时,结合软件模拟不同储层物性条件下对水力裂缝扩展的影响,系统评价了实现煤系致密砂岩气储层综合改造的条件.     

致密砂岩储层压裂裂缝扩展形态试验研究

为研究致密砂岩储层水力压裂裂缝扩展形态及空间展布规律,利用真三轴水力压裂模拟实验系统,分析了水平应力差、压裂液黏度以及排量对复杂缝网形成规律的影响。研究结果表明:低水平应力差(3 MPa)下,水力裂缝更容易发生转向,趋向于沿着相对薄弱的天然裂缝和层理面延伸,使得裂缝趋于复杂,有利于致密砂岩储层形成复杂的裂缝网络;在水力裂缝扩展中,低黏度压裂液能充分保证滤失,在裂缝中流动摩阻小,有利于裂缝尖端的破裂,而且形成复杂缝网;压裂液泵注排量越大,破裂压力越大,裂缝越容易多处起裂,使得压裂裂缝形态趋于复杂。研究结果为致密砂岩储层现场压裂施工提供参考。     

基于ABAQUS的水力压裂数值模拟

煤层气井的煤岩水力致裂过程是多孔介质下的流固耦合过程,通过abaqus中的soil模块,采用cohesive单元并结合现场实测数据建立了煤岩水力压裂三维裂缝扩展和起裂模型。使用最大正应力准则作为裂缝起裂准则,引入无量纲因子D作为裂缝的扩展准则,考虑了压裂液在cohesive单元中的切向以及上下表面的流动并给出了相应的流体方程。数值模拟结果表明:裂缝的最宽处在裂缝的中部,裂缝宽度沿着缝高上下减小,横截面为椭圆形,这一裂缝形态与经典压裂模型PKN模型基本一致;沿着缝长方向上,孔隙压力几乎不变,垂直裂缝方向上有着较大的孔隙压力梯度;裂缝在扩展初期裂缝宽度和高度迅速增大;在裂缝扩展初期,裂缝只会在目标层中扩展,在缝高保持不变缝长延伸到一定程度时,缝高开始变化,突破上下隔层,不利于缝高的控制以及压裂效果的改善。     

综采工作面主回撤巷道水力压裂质量技术研究

为了解决坚硬顶板给矿上开采带来的一系列问题,本文利用数值模拟软件对不同水平应力大小的模型进行研究和分析,得到了水力压裂裂缝扩展的部分规律,并通过模拟水力压裂卸压前后的煤层垂直应力的变化情况和垛式液压支架的支架阻力变化规律,为矿山的坚硬顶板引起的冲击地压等问题做出了一定的解决方案,并为瓦斯抽采不充分引起的瓦斯问题提供了解决方案。     

压裂裂缝内支撑剂沉降及运移规律研究现状与展望

世界范围内非常规油气藏具有储藏面积大、储量巨大、开发潜力大的特点。当前对于开发非常规油气藏占有重要的增产改造的手段就是利用水力压裂对油气储层进行压裂改造。由于在水力压裂过程中,储层压裂改造的最终效果取决于由裂缝内支撑剂的沉降及运移规律影响着的支撑剂颗粒在压裂裂缝内的铺置情况。因此,研究压裂裂缝内支撑剂沉降及运移规律对未来增加非常规油气藏的产量枀具必要性。根据非常规油气藏水力压裂后裂缝中支撑剂的沉降和运移规律研究现状和发展历史,探讨了压裂裂缝中支撑剂沉降和运移规律的发展趋势。     

致密砂岩油藏水力压裂裂缝延伸规律

为分析致密砂岩油藏水力压裂裂缝在压裂后的形态及延伸规律,通过延长组厂7段储层露头,制作成岩心样品进行压裂分析物理模拟,设计了滑溜水压裂液体系,并优选了支撑剂及参数,通过物理压裂实验模拟表明,压裂过程裂缝延伸较为复杂,受层理及应力影响极易产生复杂的网络系统。现场微地震压裂监测反应出裂缝水平延伸无明显规律,纵向上向下裂缝高度大于向上裂缝高度。     

地层界面摩擦系数对水力裂缝扩展特征的影响研究

水平井分段压裂技术作为非常规油气藏开发的一种高效增产技术,压后缝网展布特征及复杂程度直接影响油气采收率。为研究地层界面摩擦系数对水力裂缝的相交行为的影响,本文构建了流固耦合水力裂缝扩展数值模型,研究在T型裂缝和I型裂缝扩展形式下地层界面摩擦系数对水力裂缝扩展特征的影响,并分析了地层界面的力学响应。结果表明：缝宽受摩擦系数的影响显著,当水力裂缝被地层界面遮挡形成T型裂缝时,最大缝宽约为I型裂缝缝宽的4倍,缝内流体压力与地层界面摩擦系数呈负相关关系,而地层界面上法向应力与摩擦系数呈正相关关系。     

压裂井生产动态数学模型及其数值解法

水力压裂作为低渗透油气田增储上产的首选措施,在稳产高产和新油气田勘探开发中发挥着日益重要的作用。压裂设计、施工材料和施工参数的选取是影响水力压裂成效的关键因素。在储层特征与裂缝几何尺寸相同的条件下,压裂井的增产效果及其生产动态取决于裂缝的导流能力,压裂设计、施工材料和施工参数的选取是围绕如何创造长期有效的支撑裂缝而开展工作。如何预测和模拟压裂后的裂缝导流能力及其在生产过程中的变化是进行压裂设计、施工材料和施工参数选取的重要环节。本文结合压裂后油气渗流机理,建立生产过程中裂缝内压力分布和生产动态模型,进行数值模拟,预测压裂后油气井在生产过程中裂缝内的压力分布和生产动态,用于指导并修正压裂设计、施工材料和施工参数的选取。解决这一问题具有重要的实际意义,能够解决油田上许多以往难以解决的问题。     

地应力分布对致密砂层压裂重定向的影响

本研究的结果显示进行开采的水力压裂井周围的应力受两种截然不同程度的约束。在初始压裂期通过刺激井眼压力回升,可能导致初始压裂裂缝的扩展而不是重定向。另外,还观察到重复压裂或在井壁存在的微裂缝前进行适当的定向射孔有利于裂缝重定向。     

水力压裂理论模型及数值计算方法综述

通过用两套方程描述水力压裂过程中涉及到的岩石变形、裂缝扩展以及流体流动与滤失等力学问题,介绍了有限元法、扩展有限元法、边界元法、离散元法这四种常规数值计算方法的基本原理、研究现状,分析了各个方法的优缺点和适用范围。     

针对碎软煤层水平井分段压裂强化抽采方法实践

针对碎软煤层如何实现高强度、快速地面煤层气抽采,综合治理煤与瓦斯突出问题展开论述。首先,应用Fracpro PT压裂数值模拟软件模拟了不同加砂量、排量下,裂缝的几何形态,优选了压裂施工参数,从理论上验证了压裂裂缝能够将水平井筒与裂缝沟通。其次,在现场压裂施工过程中,应用嵌入式微地震监测压裂施工过程中水力压裂产生了北东向主裂缝,其主裂缝产状均为垂直。最后,按照"连续、稳定、缓慢"的原则对该井组进行排采,目前已经取得阶段性成果,日产气量达到了7 672m3/d。     

多裂缝压裂设计及其实施效果分析

水力压裂是当前油气开采工程中最重要的增产技术之一。从水力裂缝的几何形态上区分,水力压裂作业可能形成垂直裂缝或水平裂缝。而水平裂缝是石油工程在较浅地层中进行水力压裂作业时常见的裂缝形态,但是相对垂直裂缝所作的研究工作较少,由于缺乏水平裂缝压裂理论方面的研究,实际工程在压裂水平裂缝时受到很大困扰。本文则针对这一问题对水力压裂水平缝问题进行了系统的研究,并且得出一层多缝提高了储层动用程度,扩大了泄油范围,进而提高了采收率。     

注采井网大斜度井压裂裂缝优化研究及应用

水力压裂裂缝具有一定的方向性,对于注水开发的低渗透油田,如果裂缝方向与水驱方向垂直则有利于提高水驱效率,反之如果裂缝方向与水驱方向一致,水力压裂裂缝较长的话会降低水驱效率,甚至会导致注水过早的沿某一方向单向突进,出现水淹。因此对于大斜度井分段压裂,每段水力裂缝的参数的选择应与裂缝方位、注水井方位相结合。本文主要通过数值模拟方法,研究在不同裂缝方位下,不同裂缝穿透比对产量及采收率的影响,为实际油田大斜度井分段压裂裂缝参数设计提供依据。     

水平缝在螺旋射孔条件下的起裂规律研究

通过物理实验和数值模拟相结合的方式,研究了水平缝螺旋射孔条件下的裂缝起裂、扩展规律。根据水平缝地层的地应力大小和实验条件的相似准则确定物理实验方案,利用大尺寸真三轴实验装置对水平缝的起裂、延伸进行物理模拟;依据损伤力学原理,利用有限元法对部分实验的裂缝起裂、扩展进行数值模拟。结果表明:60°相位角、高密度射孔可以小范围降低水平缝的破裂压力;压裂过程中,井筒附近可能产生多点起裂,但是随着压裂过程的进行,只有最上面射孔位置或者最下面射孔位置的1条裂缝能继续向前延伸形成主裂缝,其他裂缝止裂。数值模拟结果与实验结果相一致,证明实验结果合理。     

射孔对水力压裂的影响因素及对策

水力压裂裂缝的形成不均和射孔的方式有关系,而且和射孔的方位、密度有直接的关系。射孔对地层主应力场产生作用,压裂施工时,影响到裂缝的状态。有必要研究射孔对水力压裂的影响,分析各种影响因素,采取有效的技术措施,解决射孔对水力压裂的影响问题。