水力压裂形成裂缝形态的研究

油层水力压裂形成的裂缝形态与油层是否有天然裂缝和油层所地应力及其相岩石抗张强度有关，本文通过对吉林，大庆油田的水力压裂形成缝形形态研究，认为油层构造是压裂所形成缝形形态的重要条件，但油层三向应力是决定因素，进一步研究认为同一时代地层的地应力的相对大小的关系是固定的，不因地层埋藏深度而变迁。     

水力压裂垂直裂缝形态的数值模拟

在对低渗透油田进行水力压裂时,准确地预测裂缝几何尺寸是压裂设计及压裂效果评价中的一个重要环节。由于目前各油田压裂规模都比较大,裂缝不可能只局限在储层内延伸,用国内普遍使用的二维模型进行压裂设计,往往会造成很多不应有的损失。另外,注入到压开裂缝中的压裂液温度也将影响裂缝的几何尺寸。本文从解决上述问题出发,建立了预测裂缝几何尺寸的拟三维模型,对其求解可计算出不同时间下裂缝的长、宽、高。用编制的程序对大庆油田4口井的模拟运算和施工情况表明,此模型能更好地指导压裂设计。     

垂直裂缝方位的确定

在前人研究的基础上,本文给出了无限大双重介质油藏中的垂直裂缝井的数学模型及其求解方法,该模型考虑了裂缝井的井储效应和裂缝的表皮效应。此模型的解可用于干扰试井确定垂直裂缝的方位。     

水力压裂裂缝参数优化研究

水力压裂是油气增产的重要措施,而压裂裂缝的长度、裂缝导流能力等参数对压裂井的产能有很大影响,因此优化水力压裂裂缝参数很有必要。本文通过讨论水力裂缝参数对产能的影响,并分析水力压裂裂缝参数优化的方法,对比各方法的优缺点得出,综合考虑经济成本和效益,运用水电相似原理,结合数值模拟方法以及净现值法(NPV)进行裂缝参数优化,最后得出最佳裂缝长度、最佳裂缝导流能力等参数。     

定向射孔水力压裂复杂裂缝形态

在岩石力学试验测试和现场资料解释的基础上,建立了三维弹塑性有限元模型,通过大量计算研究了定向射孔水力裂缝形态的影响因素.研究结果表明,定向射孔水力裂缝起裂主要受相邻射孔之间应力干扰的影响,而影响定向射孔水力裂缝形态的主要因素为定向射孔方向与最大地应力方位的夹角和水平应力差.水力裂缝不一定沿着定向射孔的方位起裂;定向射孔形成的水力初始裂缝一般为锯齿状;在水平应力差和射孔夹角较大的情况下,容易形成由定向射孔和最大地应力方位起始的双裂缝.提高地应力测试和定向射孔的精度可以有效避免复杂形态水力裂缝的产生.图7参13     

水力压裂裂缝高度的控制技术及其成功应用

以压裂中可能形成垂直裂缝的井层为对象,从理论出发阐述了影响水力压裂裂缝高度的因素,指出了压裂施工中影响裂缝高度延伸的可控因素和非可控因素,并据此原理在现场进行了裂缝高度的控制探索,取得了成功.     

水力压裂裂缝几何形态的数值模拟及影响因素分析

本文利用具有最优系数的线性四步法求解了水力压裂裂缝几何形态的数学模型,从而求得了裂缝各截面的高度、宽度和压力。通过大量的计算,对影响裂缝几何形态的因素进行了分析。与此同时,本文给出了比较合理的流量模型和粘度模型。     

水力压裂中的应力阴影效应与数值计算

从岩石的细观非均质特性出发,采用岩石破裂失稳的渗流-应力-损伤耦合分析系统,设计了一系列的数值试验揭示水力裂缝间的应力阴影效应。试验条件下的研究结果表明：①应力阴影效应受水平应力差系数、注入孔间距、岩石非均质性、压裂顺序的影响,表现为排斥和吸引2种力学行为,体现在裂缝尖端应力伞面积、裂缝宽度和长度方面;②随着岩石均质度的提高,应力阴影效应对尖端应力伞的影响变弱,裂缝尖端应力伞的面积逐渐减小;③水平应力差较小时,井孔间距对应力阴影效应的贡献要大于远场应力;高水平应力差时,远场应力对“Stress shadow”的影响要强于井孔间距;④应力阴影效应伴随着裂缝的动态扩展而不断变化,裂缝尖端的应力伞面积和缝长具有很强的相关性,二者服从幂函数分布。通过这一研究,可以为水平井多裂缝射孔间距优化提供一定的理论依据。     

Application of Surfactants for Obtaining Hydraulic Fracturing Gel

Abstract

Insoluble residues left in fractures by fracturing fluids have been the object of study by many authors, since these residues cause damage in reservoirs. The objective of this research was the development of a novel surfactant-based fracturing gel with the purpose of minimizing or eliminating the damage in the fracture. A comparison between the properties of a surfactant-based gel and a crosslinked hydroxypropylguar (HPG) fluid was made. Through rheological tests, fluid loss and setting rate, one can conclude that the obtained gel presents compatible characteristics when compared with the HPG gel.     

Application of Surfactants for Obtaining Hydraulic Fracturing Gel

Insoluble residues left in fractures by fracturing fluids have been the object of study by many authors, since these residues cause damage in reservoirs. The objective of this research was the development of a novel surfactant-based fracturing gel with the purpose of minimizing or eliminating the damage in the fracture. A comparison between the properties of a surfactant-based gel and a crosslinked hydroxypropylguar (HPG) fluid was made. Through rheological tests, fluid loss and setting rate, one can conclude that the obtained gel presents compatible characteristics when compared with the HPG gel.     

水力裂缝逼近时天然裂缝稳定性分析

在考虑天然裂缝闭合程度的情况下,基于弹性力学及断裂力学理论,建立了水力裂缝逼近天然裂缝时天然裂缝面应力场模型并得到其解析解,同时进一步明确了水力裂缝诱导应力的意义及其作用方式。天然裂缝稳定性影响因素敏感性分析表明:水力裂缝在逼近天然裂缝过程中会在很大程度上影响天然裂缝的稳定性,影响因素包括水平应力差异系数、水平主应力差值、逼近角、逼近距离、净压力、天然裂缝闭合程度以及水力裂缝长度,其中水平应力差异系数、水平应力差、逼近角以及净压力的影响最为显著,逼近角与逼近距离还会影响失稳中心点的位置。分析了各个因素对失稳区域范围的影响,明确了影响天然裂缝稳定性的因素以及影响程度,为建立准确、完善、系统的缝网压裂理论奠定基础。     

水力裂缝设计对凝析气藏产能的影响

通过对凝析气藏水力裂缝伤害的机理分析,提出一种计算模型,预测凝析气藏压裂井的产能,量化气体渗透率降低对产能的影响,进而优化凝析气藏水力裂缝设计。这种模型的独特性主要倾向于必要的裂缝长度,目的是弥补凝析液析出产生的伤害。该模型也为准确计算用来优化凝析气井产能的压力降提供了依据。     

断层附近油井水力压裂可行性探讨与措施

断层附近油井水力压裂措施的可行性一直是许多科研工作者探讨的问题,有些科研工作者认为,对断层附近的油井实施压裂,一旦裂缝延伸至断层,将会造成支撑剂和压裂液沿断层流失导致压裂无效,或者引出断层水造成油井含水暴涨.通过对断层附近油井的压裂措施实践,认为断层不是制约压裂效果的绝对因素,并详细阐述了断层在油田开发及压裂措施中的正、反两方面的双重作用,给出了断层附近油井压裂的措施原则及措施时机,对断层附近油井压裂措施决策具有重要的指导意义.     

水力压裂技术研究现状及发展趋势

从水力压裂工艺技术入手,总结了重复压裂、复杂井压裂的难点及其效果影响因素,介绍了水基压裂液、压裂液损害储层机理的研究现状及发展趋势.指出高效低损害低成本抗高温的清水压裂液体系、低损害压裂液体系、抗高温清洁压裂液体系具有广泛的发展和应用空间,液相侵入和固相堵塞是压裂液损害储层的主要机理,应从研制低损害压裂液、优化压裂设计、研究返排工艺及解堵措施等方面入手,抑制二次损害的发生.     

苏里格气田压裂工艺技术优化研究

通过对2001-2004年以来苏里格气田应用的压裂技术和开展的压裂试验进行了分类,并对实施效果进行了分析。着重对分层压裂技术从理论和现场实施方面进行了描述和评价,特别对2005年实施的三Y241-115机械分压技术进行了分析研究,最后得出初步认识,同时提出了下一步工作建议。     

水力压裂低密度支撑剂铺置规律研究及应用

水力压裂过程中支撑剂在裂缝中铺置情况对增产效果的影响很大。研究低密度支撑剂在清水、0.08% HPG基液、0.3% HPG基液3种不同黏度的流体介质在不同排量（分别为1、2、4、6 m3/h）、不同砂比（5%、10%、15%、20%）条件下的砂堤铺置形态。通过线性拟合计算发现,随着排量增大,支撑剂的水平运移速度增大,垂直运移速度减小,支撑剂在沉降过程中出现“波动”状态;当缝口流速较小时（不大于0.5 m/s）,支撑剂水平运移速度增长量较快;缝口流速较大时（大于0.5 m/s）,支撑剂水平运移速度增长量减缓。目前已完成3口井低密度支撑剂现场应用试验,平均无阻流量为28.015×104 m3/d,是常规井的1.91倍,对现场施工具有良好的指导作用。      

The Experimental Investigation of Fracture Propagation Behavior and Fracture Geometry in Hydraulic Fracturing through Oriented Perforations

Abstract

Hydraulic fracture propagation behavior and geometry through perforated vertical wellbores are studied by a series of servo-controlled tri-axial large-scale fracturing experiments. The experimental results show that the tortuous fracture can be generated by using oriented perforation fracturing technology. By changing the perforation angle and the horizontal differential stress, it is found that the fracture propagation behavior and fracture reorientation path are obviously influenced by these parameters. The effect of a micro-annulus near the casing on the fracture initiation and its geometry is also discussed; it makes the fracture initiation as from an open hole. The conclusions are significant to further understanding of hydraulic fracturing process.