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在常规压裂井试井分析过程中所使用的数据主要是停泵后的压降数据，而岩石发生破裂到停泵前这一段压裂施工压力数据则没有得到有效利用；同时，在压裂施工作业过程中也不能对裂缝的延伸状况进行动态监测。文章提出的水力裂缝模型的自动识别及动态监测技术，可以对岩石发生破裂到停泵前这一段压裂施工压力数据进行准确分析，自动确定裂缝模型并求取裂缝动态参数。这样就可以实时的知道裂缝发育、发展和闭合的情况，对于正确指导压裂施工作业以及获得优质裂缝具有十分重要的意义。     

水力裂缝模型及计算机自动识别技术

常规压裂井试井分析中所用数据主要是停泵后的压降数据,而岩石发生破裂到停泵前这段压裂施工压力数据则没有得到有效利用,在压裂施工中也不能对裂缝的延伸状况进行动态监测。为此提出了水力裂缝模型的计算机自动识别技术,该技术可对岩石发生破裂到停泵前这段压裂施工压力数据进行准确分析。编制的压裂施工压力分析软件,可自动确定裂缝模型,并可求出裂缝长度、宽度等动态参数。这样在压裂施工中就可知道裂缝随施工时间发育、发展和闭合的情况,对正确指导压裂施工作业及获得优质裂缝具有十分重要的意义。     

压降监测数据分析在煤层气压裂效果评价中的应用——以山西保德井区为例

煤层气工业产量的获得,主要依赖于压裂改造技术。压裂停泵后的压力变化反映了裂缝本身及其周围地层的情况。利用压裂停泵后的压力测试数据,与试井分析理论及油气渗流理论相结合,针对其压力递减规律,对关井压降监测数据进行试井分析,确定裂缝导流能力、裂缝半长、地应力等有关特征参数,从而有效分析评价压裂施工造缝效果和压裂施工质量,为优化煤层气井压裂设计、指导和制定煤层气开发方案提供科学的参数依据。     

基于停泵压力降落曲线分析的压后裂缝参数反演

在主压裂停泵压降分析中,目前没有任何模型可以定量地计算出包括天然裂缝在内的裂缝总面积。而在小型压裂和微注测试分析中,Liu-Economides模型已经可以对包括天然裂缝在内的裂缝系统进行模拟,并给出了所涉及到的相关参数的解析解,包括天然裂缝和水力裂缝的面积。借鉴Liu-Economides模型,提出了一套针对主压裂停泵后的压降分析方法,从而评价天然裂缝和水力裂缝参数。利用该方法在四川盆地某页岩气水平井F井的实际压裂施工中进行了压力分析与应用。结果表明:该F井的28段现场压裂数据中有15段由于压后停泵测压时间不足,没有出现特征线段,无法进行裂缝参数的计算。利用模型对13段有效数据进行裂缝参数分析,发现提高缝内净压力,页岩气储层压裂裂缝复杂性会显著增加。同时,由于天然裂缝开启比例的增加,主裂缝长度也会发生显著降低。研究可以为压裂施工现场压后效果的实时评价提供理论依据与技术支撑,从而提高后续压裂施工的针对性与有效性。     

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水力压裂几乎都是在套管井中进行的，射孔参数必然要影响到压裂施工参数设计，甚至影响到压裂效果。章将套管和岩石视为具有不同性能的两种材料，应用引进的CAD／CAE／CAM Pro/E有限元软件在SGI工作站上计算得到了射孔孔眼周围的应力分布，根据主应力方位可以确定压裂裂缝方位，结合岩石破裂准则可以得到水力压裂施工破裂压力。为优化射孔参数和设计压裂施工压力提供了分析方法。     

储层改造三维物理模拟实验研究与应用

储层改造的影响因素分析,一直以来多以经验和理论为主,偶有开展的小尺寸岩样实验,结果亦不能反映储层改造的真实情况。为揭示施工参数对储层改造的影响规律,参照顺北油田典型高应力储层岩石力学参数制作了大尺度实验样品,采用水力压裂物理模拟系统开展了三维水力压裂实验,研究了泵注排量、液体黏度对水力压裂的影响,以及声音发射振幅与泵注压力的关系。结果表明:随着初期泵注排量的增加,储层改造所需的破裂压力逐渐增加,达到一定数值后排量对破裂压力影响较小;泵注排量对破裂瞬间裂缝尺度大小有影响,但对整个压裂过程的影响很小;施工初期采用低黏滑溜水可明显降低破裂净压力,有利于降低施工压力;声发射振幅与泵注净压力正相关,破裂净压力越大振幅越大。研究成果可为高应力超深井压裂施工参数优化设计提供参考。     

酸化压裂井停泵压力三维分析模型和解释方法

为了对酸化压裂井压后裂缝参数进行准确的分析和解释，以模拟停泵前后裂缝内的物理、化学变化过程为思路，以停泵后缝内的物质平衡方程为主线，建立酸化压裂井停泵后的缝内压力递减模型，并提出了针对酸化压裂井裂缝参数解释、评估的“曲线拟合”法。该模型考虑了地层温度和流体（残酸和CO2）压缩性的影响，能有效模拟停泵后的压力降落，进而解释出酸蚀裂缝几何尺寸、闭合压力、酸液滤失系数及液体效率等参数，从而为酸化压裂施工评价和优化酸化压裂设计提供直接可靠的技术手段。图2表1参5     

基于停泵压力数据的压裂效果评价方法

为实现大规模体积压裂效果评价、提供裂缝及改造区域相关参数，在停泵压力数据反演方法的基础上，考虑大规模体积压裂造成的改造区域与非改造区域的明显差距，首次加入复合油藏来描述改造区域内的水力微裂缝，运用高压流体压缩性及渗流理论，分析压裂后停泵阶段的压力数据变化，获取裂缝半长、裂缝高度、改造区域平均渗透率、改造区域面积等参数。该方法应用于四川省筠连县某多段压裂水平井，进行了第十二段和十三段的压裂效果评价，得到了合理的解释结果，为大规模体积压裂效果评价提供了技术支持。     

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。     

测井技术在压裂工程中的应用

近年来,低孔渗储层逐渐成为海上油田的勘探重点,受条件限制,海上压裂作业较为困难。通过测井技术在压裂过程中的应用,保障压裂作业的顺利进行。以南海东部某井为例,在压裂前设计阶段,通过测井资料得到储层定量参数,选择优势压裂段。通过声波和固井数据进行储层地应力分析、岩石力学参数计算和井筒完整性评价,提供有效工程参数,最终得到压裂优化方案。施工过程中,通过破裂压力曲线优化射孔参数,保证压裂施工顺利进行。压裂结束后,应用压裂前后声波和固井质量的对比获取裂缝延伸高度、改造空间体积等参数,对压裂效果进行评价。通过压裂过程中测井技术的应用,可以有效指导压裂作业,获得更好的压裂效果。     

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随着油气藏压裂技术的发展和应用，压裂后压力递减分析方法受到广泛重视。章针对压裂停泵后的压力测试数据，考虑裂缝中流体压缩性的影响，根据裂缝内的流体质量平衡原理，首次研究了裂缝闭合前、后的压力变化规律，即裂缝闭合前、后的压力测试数据均与时间函数成线性关系，提出了一种新的确定支撑裂缝闭合点的精确化分析方法，并给出了确定裂缝闭合压力、裂缝闭合时间及其它压裂评价参数的计算方法。该方法考虑了支撑剂的影响，既适用于测试压裂又适用于加砂压裂的压后压力资料分析，不仅可以获得压裂液滤失系数、裂缝长度、裂缝宽度、压裂液效率等评价参数，还可以获得传统压降分析方法不能获得的裂缝闭合压力和闭合时间、支撑裂缝闭合压力和闭合时间、支撑裂缝宽度等评价参数。最后，通过计算实例说明了方法的适用性和可靠性。     

裂缝转向对低渗地层水平井压裂的影响

水力裂缝转向作为压裂过程中的一种重要现象,可造成近井筒裂缝的弯曲,对于裂缝中支撑剂的传输和流体的流动规律具有很大影响,可最终影响水力压裂的成败和人工裂缝的导流能力。统计了长庆油田水平井压裂施工的部分资料,分析了长庆油田水平井压裂的特点。结合二维裂缝的平面应变模型,建立了裂缝转向的曲率半径与地层物性参数和压裂施工参数的关系,并针对性地分析了不同参数对于裂缝曲率半径的影响。结果表明,水平应力差对裂缝的转向距离有决定性的影响,压裂施工排量对水力裂缝高度的增长贡献显著,控制排量、延长注液时间能有效增加裂缝长度。结论对于压裂参数优化设计和水力压裂施工具有参考意义。     

用灰色模型预测水力压裂缝导流能力

压裂后裂缝的导流能力直接关系着压裂缝的渗流能力,是客观评价压裂效果的重要指标之一。在分析用不稳定试井计算人工压裂井的裂缝导流能力的前提和方法后,结合四川盆地川西地区新场气田的应用实例,提出用偏相关分析方法,优选影响导流能力水力压裂的层厚、声波时差、泥质含量、加砂量、施工排量、前置液量等6项地层参数和施工参数,并在此基础上,引入GM(1,h)模型进行压裂缝导流能力的预测,提高了预测精度。用此方法也可进行裂缝半长和增产倍数的预测。但由于增产倍数受到表皮系数等无法预先估算因素的影响,预测精度较差,相对而言,用裂缝导流能力作为评价压裂效果的指标更具有客观性。     

四川省宜宾地区龙马溪组页岩水力裂缝形态实验研究

水力压裂技术是页岩储层开发中的关键技术之一,如何实现储层改造体积的最大化,是制约当前页岩储层高效开发的技术难题。通过开展水力压裂物理模拟实验,直接观察水力压裂裂缝扩展形态,有助于准确认识裂缝扩展机理。通过对762mm×762mm×914mm四川盆地龙马溪组页岩露头和人工样品开展针对性实验研究,分别考察了天然裂缝,泵注参数(排量、黏度)对该龙马溪组页岩水力压裂裂缝形态的影响,同时采用声发射监测技术,对页岩储层声发射事件分布规律进行分析。结果表明,天然裂缝的存在是实现储层复杂裂缝形态的必要条件之一,其分布形态又决定了水力裂缝形态的复杂程度;对水力裂缝形态的评估需要将施工净压力、排量、黏度三者结合考虑,提高施工净压力有利于形成复杂裂缝,随着施工排量或黏度的增长,净压力呈现先增大后减小的规律,即当排量或黏度过高时,裂缝形态又趋于单一化;声发射监测结果能够客观反映裂缝在三维空间内的扩展趋势,声发射率和振幅与泵注压力曲线趋势一致,出现多个峰值,表明页岩水力裂缝扩展具有明显的非连续特征。本工作为页岩压裂机理研究探索了实验方法,为该区块现场体积压裂工艺设计、改造后评估提供实验依据。     

玛湖凹陷风城组页岩油藏水平井压裂裂缝扩展模拟

水力压裂是玛湖凹陷二叠系风城组页岩油藏有效的开发手段,但压裂裂缝扩展特征不明确。针对该区水平井压裂起裂难和加砂难的问题,亟需开展水力压裂模拟,明确天然裂缝、岩石力学性质和施工参数对压裂效果的影响。依据玛页1H井实际泵压、压裂液排量、加砂量等压裂施工参数,采用Abaqus软件和Petrel软件建立二维压裂裂缝扩展模型和三维水力压裂模型,开展压裂裂缝扩展数值模拟。结果表明,压裂改造效果与天然裂缝关系密切,天然裂缝发育处岩石抗拉强度越小,压裂裂缝越易被天然裂缝捕获;当压裂段内杨氏模量较大时,形成的压裂裂缝缝宽小,且多沿着天然裂缝走向扩展滑移,加砂难度大;当压裂段内杨氏模量较小时,形成的压裂裂缝缝宽较大,可直接穿过天然裂缝,加砂相对容易。     

绒囊流体控制煤岩储层水力裂缝形态研究

煤岩储层水力裂缝易随割理和天然裂缝转向延伸,致使水力裂缝形态不规则且横向延伸较短。欲采用绒囊流体作为压裂液,在压裂过程中暂堵割理和天然裂缝,使压力向垂直于井筒的方向传递,从而形成规则长缝。室内测试绒囊压裂流体暂堵煤岩柱塞剖缝承压能力18 MPa,能够阻止裂缝向割理和天然裂缝方向偏转;绒囊压裂流体伤害煤基质渗透率恢复值86%,满足压后产气要求;φ0.9 mm陶粒在绒囊压裂流体中的沉降速率0.003 cm/s,满足携砂要求。X井压裂现场配制绒囊压裂流体520 m3,采用井筒加砂分隔的方式分层压裂山西组和太原组煤层。绒囊携砂液泵注过程中,施工压力稳定在14.64~15.99 MPa之间,表明水力裂缝延伸过程中未出现堵塞和转向。压后模拟发现,太原组缝长155.7 m,缝高41.3 m;山西组缝长163.9 m,缝高47.5 m。因此,绒囊流体能够作为压裂液形成规则长缝,解决了煤岩储层造缝不理想的难题。      

考虑压力溶解的酸压裂缝长期导流能力模拟方法

由于酸压施工的高成本及高风险,在设计阶段需要对酸蚀裂缝导流能力这一影响酸压改造效果的关键参数进行预测。目前关于酸蚀裂缝导流能力预测的研究尚存在一些问题,通常情况未考虑酸蚀裂缝长期导流能力的变化,导致预测的产能与实际产能存在一定差异。基于酸蚀裂缝闭合机理,考虑酸蚀裂缝中粗糙接触面上岩石的溶解、扩散和自由面上的溶解沉淀这3个过程的综合作用,建立了考虑压力溶解作用的酸蚀裂缝长期导流能力预测模型。研究表明,压力溶解作用对于酸蚀裂缝长期导流能力的影响不可忽略;压力溶解过程主要受控于裂缝间的化学势的影响,当体系达到平衡,反应停止;裂缝初始宽度、裂缝间初始接触面积比等因素都会影响压力溶解作用的强弱,裂缝初始宽度越大,裂缝间初始接触面积比越小,压力溶解作用越强,裂缝宽度下降越快。研究成果可以提高酸蚀裂缝导流能力的预测精度,为酸压设计提供可靠的参数,更为准确地描述酸压后产能的递减规律。     

塔河油田靶向压裂预制缝转向技术模拟研究

塔河油田超深油气资源主要储存于碳酸盐岩天然裂缝、孔洞中,应用预制缝靶向压裂技术可以控制裂缝转向,提高油气产量。采用修正降阻比法计算管柱沿程摩阻,结合裂缝不稳定渗流理论计算缝内压力变化,利用位移不连续法计算裂缝转向距离,建立了裂缝扩展一体化模型。计算分析了缝洞型碳酸盐岩含有预制缝的靶向压裂裂缝扩展方向角度和扩展延伸长度等参数,并将施工参数与压裂裂缝转向距离进行关联,采用有限元法及物理模拟试验进行准确性验证。研究结果表明,压裂液黏度、预制缝角度、地应力差和地层岩石弹性模量等参数与压裂裂缝转向距离呈负相关关系;预制缝长度与裂缝转向距离呈正相关关系;施工排量需要优选,才能得到最优转向距离。靶向压裂预制缝转向技术的模拟研究结果,为塔河油田超深碳酸盐岩储层缝洞储集体的高效开发提供了理论指导和数据支持。      

致密油藏水力压裂复杂缝网单井产能预测

致密油藏压裂裂缝的非线性扩展特征具有统计自相似性,可以采用类分形分叉树状网络来表征压裂复杂裂缝网络系统。基于流体扩散理论和压降叠加原理,采用半解析方法建立了相应的油藏渗流和裂缝渗流数学模型,通过迭代求解,对压裂井的不稳定产能进行预测,并分析了产能影响因素：基质渗透率越小,分支缝产量贡献比越大;生产初期,分支缝产量贡献较小,拟稳态阶段,分支缝产量占总产量比例迅速增加,稳产时间延长;裂缝系统越复杂,有效裂缝接触面积越大,产量越高;分支缝导流能力越大,产量越高;复杂缝网和分支缝导流能力的提高,有利于致密油藏压裂井的高产、稳产。     

非稳态渗流下砂砾岩水力裂缝扩展数值模拟

由于砾石的存在,砂砾岩储层水力压裂裂缝扩展机理不明确,裂缝形态难以控制。将砂砾岩储层中砾石表征为基质—交界面—砾石的复合结构,结合断裂力学与损伤力学的方法,建立了应力场与非稳定渗流场共同作用下砂砾岩储层水力裂缝扩展的数学模型并进行了求解,分析了主应力差、砾石粒径、砾石含量、排量等因素对裂缝扩展形态和岩体破裂压力的影响。研究结果表明:砂砾岩储层水力裂缝形态复杂,次生羽状裂缝发育;水力裂缝遇砾发生绕砾、穿砾与止裂现象,并以绕砾扩展为主;在研究范围内,水力裂缝长度随主应力差、砾石粒径、排量的增大而增大,随砾石含量的增大而减小;水力压裂过程中岩体的破裂压力与主应力差、砾石含量、排量成正比,与砾石粒径成反比。