水平井多段压裂后压力递减分析

目前水平井多段压裂的应用越来越多,但是现有的压裂压力递减分析方法都是针对单条水力裂缝的。由于水平井多段裂缝闭合时,流体流动特征与直井单条裂缝具有明显不同,针对直井单条裂缝的压裂压力递减分析方法不适用于水平井多段压裂。考虑水平井多段裂缝闭合时的压力变化特点,对多段裂缝强制闭合与裂缝自然闭合进行了分析,建立了多段裂缝同时闭合的压力递减模型和裂缝参数解释方法,编制了水平井多段压裂后压力递减分析解释软件,并进行了实例分析。模拟结果表明,压力递减分析方法可以解释出水平井多段压裂的重要裂缝及储层参数,实例应用结果表明,由所建模型模拟出来的裂缝参数解释结果可靠,对水平井水力压裂理论的发展以及指导现场施工都有重要的意义和参考价值。     

微裂缝发育储层分段压裂水平井裂缝参数预测

目前对微裂缝发育储层实施水平井分段压裂改造后的裂缝监测手段普遍存在监测精度低、成本高、现场实施难度大等缺点,亟需找到一种方便、快捷、现场适用的解释手段和方法。基于微裂缝发育储层多段压裂水平井三线性渗流规律,建立了多段压裂水平井渗流模型,进行Laplace变换,推导得到微裂缝发育储层多段压裂水平井不同特征流动段产量公式,并利用现场油井日常生产数据,分析产量变化曲线不同特征段的特点,求解得到了微裂缝发育储层多段压裂水平井裂缝参数（人工裂缝长度、人工裂缝导流能力和天然微裂缝区渗透率）。将模型计算得到的裂缝参数分别与3口水平井的现场微地震监测解释结果进行对比,验证了模型的正确性。研究结果表明：模型计算人工裂缝导流能力与真实值相对误差为1.9%,模型计算人工裂缝长度与微地震监测解释结果基本一致。该方法解释出的多段压裂水平井压后裂缝参数多、方便快捷、准确性高、局限性小,适合油田现场大规模推广应用,对微裂缝发育储层多段压裂压后效果评价、指导增产设计具有重要意义。     

鄂尔多斯盆地致密油藏水平井二次压裂技术研究

为寻找鄂尔多斯盆地致密油藏低产水平井的有效增产方法,文中利用数学模型和数值模拟方法,建立多应力场耦合的二次压裂扩展模型,开展二次压裂裂缝延伸及扩展规律研究,基于以上研究,开展水平井二次压裂工艺及参数优化研究.结果表明,水平井二次压裂裂缝转向受水平两向应力差值、初次压裂缝长、第二次压裂缝内净压力影响较大;大规模、高排量多...     

考虑多缝应力干扰的页岩储层压裂转向角计算模型

页岩储层压裂裂缝与天然裂缝相交后,其延伸方向是否改变是决定压裂能否形成复杂缝网的关键因素,转向角增大则有利于与天然裂缝相互连通,最终形成复杂裂缝网络结构。为计算多裂缝扩展时水力裂缝穿过天然裂缝后的转向角,基于线弹性断裂力学理论,建立了考虑远场地应力、裂缝尖端应力集中效应以及多裂缝扩展应力干扰下的页岩储层裂缝与天然裂缝相交后转向角计算模型。通过对比已有单缝模型,发现考虑多缝扩展产生诱导应力时,水力裂缝穿出天然裂缝后的转向角将增大,且裂缝长度、裂缝间距、天然裂缝分布位置、缝内净压力都影响转向角的大小。该模型可用于水平井多段压裂和井工厂压裂裂缝转向角计算,评价缝网压裂可行性、指导缝网压裂设计。     

基于孔弹性效应的水平井多簇压裂诱导应力及裂缝扩展分析

页岩等非常规油气储层水平井分段压裂改造用液规模大，返排效率低，其诱发的孔弹性效应不可忽视，然而孔弹性效应对缝间应力干扰、多裂缝竞争扩展的影响机理尚未明晰。为了揭示压裂液滤失诱发的孔弹性效应对地应力场及多裂缝扩展的影响规律，基于平面三维多裂缝模型，在考虑液体滤失诱发的孔弹性效应的基础上，建立了水平井压裂裂缝扩展数学模型，并开展了水平井多簇压裂裂缝扩展数值模拟研究，针对孔弹性诱导应力导致多裂缝扩展不均匀提出了解决的工艺手段。研究结果表明：(1)孔弹性应力与裂缝诱导应力具有相似的效果，其大小约为裂缝诱导应力的30%，影响范围约为裂缝诱导应力的40%；(2)孔弹性效应会增大缝内压力、强化缝间应力干扰、加剧裂缝不均衡扩展，与不考虑孔弹性效应的模拟案例相比，考虑孔弹性效应后裂缝宽度降低约8%，缝内压力升高约0.5 MPa，井底压力升高0.62 MPa，各簇瞬时进液差异系数升高6.5%、整体进液差异系数升高5%；(3)保持限流射孔摩阻为3～6 MPa可在一定程度上克服孔弹性效应对各簇均衡进液的负面影响。结论认为，孔弹性效应研究可为水平井多簇压裂诱导应力及裂缝扩展分析提供重要的理论支撑和依据，该成果可...     

PRODUCTION CALCULATION AND OPTIMIZATION OF COMBINED WELL PATTERN BY FRACTURED HORIZONTAL WELL AND VERTICAL WELLS

低、特低渗透油藏储层物性差,流体流动存在启动压力梯度,流体从地层流到压裂井内渗流规律复杂.以等值渗流阻力法及叠加原理为基础,采用流场划分原则,划分渗流区域,建立了考虑压裂水平井多条横向裂缝相互干扰的压裂水平井—垂直井组合井网产量预测模型.模型考虑了流体从基质流向裂缝,从裂缝流向水平井筒的多场耦合流动,既体现了储层物性复杂的问题,又考虑了水平井压裂多条横向裂缝、裂缝参数不同和裂缝间存在相互干扰的影响,能够很好地应用于低、特低渗透油藏压裂水平井的产量预测,指导低渗透、特低渗透油田压裂水平井开发实践.模拟结果表明:裂缝条数越多,裂缝干扰越强,水平井压裂存在一个最优裂缝条数;压裂裂缝沿水平井筒等间距排布靠近两端,且两端长中间短的方式开发效果最好;压裂水平井—直井组合矩形七点井网,水平井压裂裂缝与水平井筒最优夹角为60°.     

利用测井资料预测水平井压裂裂缝形态

水平井压裂裂缝形态复杂,预测难度较大。建立水平井压裂裂缝起裂数学模型;考虑水平井井周裂缝应力和流体的实际状态,根据断裂力学理论给出水平井井周裂缝尖端的应力强度因子的计算方法,按照Irwin延伸扩展准则判断裂缝是否延伸,遍历计算起裂点及其扩展点并不断迭代求解直至满足约束条件,建立裂缝延伸扩展数学模型;提出了用测井资料预测压裂裂缝长、宽、高的方法,建立用测井资料预测水平井压裂裂缝形态的方法。针对四川页岩气水平井,研究了用测井资料计算岩石力学参数和地应力方法,对四川页岩气水平井H1-3井压裂裂缝形态进行了预测,预测结果与微地震监测结果进行对比,表明水平井H1-3井预测结果能够反映近井周围压裂裂缝的延伸情况。     

页岩气水平井增产改造体积评价模型及其应用

目前,已有的水力压裂储层增产改造体积(SRV)评价方法主要包括微地震监测法、倾斜仪测量法以及数学模型计算法,其中,直接测量方法都存在着成本高、可复制性差的不足,而理论模型计算SRV可以降低成本,提高计算的速度和结果的准确性、可靠性。为此,在分析目前SRV评价模型局限性的前提下,基于水平井分段分簇压裂裂缝扩展理论、岩石力学理论和渗流力学理论,考虑页岩气水平井分段分簇压裂裂缝扩展过程中流体扩散渗流场和裂缝诱导应力场同时改变对页岩体天然裂缝的触发破坏机制,针对页岩气储层水平井分段分簇缝网压裂建立了一套SRV数值评价模型(以下简称新模型),并据此对分簇裂缝延伸行为、水力裂缝诱导应力场变化、水力压裂储层压力场抬升以及天然裂缝破坏区域的扩展进行数值模拟与表征,计算储层改造总体积,并在涪陵国家级页岩气示范区X1-HF井对新模型进行了矿场应用验证。结果表明:(1)新模型的计算方法与页岩压裂过程储层SRV实际物理演化机制相一致,可实现对SRV更准确地计算和定量表征;(2)新模型模拟所得SRV与现场微地震监测结果较为吻合;(3)示范区内水平井分段压裂形成的SRV能够满足页岩气高效开发的要求,压裂增产效果明显。结论认为,新模型具有较高的准确性和可靠性,对于涪陵页岩气示范区后期页岩气缝网压裂优化设计、井间距调整和加密井部署设计等都具有重要的指导作用,值得大规模推广应用。     

水平井分段压裂注液过程中温度分布预测

近年来，光纤分布式温度传感器（DTS）越来越多地用于水平井压裂动态监测，拟解决在水平井分段压裂过程中普遍面临的人工裂缝起裂位置不明、压裂液去向未知、裂缝扩展形态不清、压裂效果难以评价等技术难题，而温度预测模型是基于DTS监测进行压裂诊断的基础，但目前定量预测水平井压裂过程中的温度分布仍是一项巨大挑战。在考虑多种微量热效应的基础之上，建立了一套水平井分段压裂温度分布预测模型，并完成模型耦合求解，采用建立的温度模型，分别模拟了一口水平井常规压裂和分段多簇压裂时的温度分布，分析了水平井分段压裂过程中温度分布特征，明确了压裂液排量、地层滤失系数、裂缝宽度及裂缝高度对温度分布的影响规律。该研究成果为实现基于DTS监测诊断压裂动态、识别裂缝起裂、分析压裂液去向提供了理论支撑，对于压裂水平井改造效果评价和压裂设计优化具有重要意义。     

水平井分段分簇压裂缝间干扰和段间干扰建模——以昌吉油田吉7井区八道湾组油藏为例

昌吉油田吉7井区八道湾组油藏开发过程中直井水力压裂的储集层改造效果有限,产能受到限制,需要开展水平井多级压裂。针对吉7井区八道湾组的地质力学特征,采用扩展有限元法编制了非平面人工裂缝扩展模型,模型考虑了多簇裂缝同时扩展时的缝间干扰和分段压裂时邻近段的段间干扰,表征了吉7井区八道湾组水平井非平面裂缝扩展特征。结果显示,段内缝间干扰会抑制中间簇裂缝半长,使得外侧裂缝的缝宽更大、裂缝半长更长;缝间干扰和簇间干扰使得裂缝扩展呈现非平面特征,在几何形态上具有一定曲率。通过与压裂施工数据和微地震监测数据对比,认为裂缝数值模拟结果与现场数据拟合程度较好,模型在目标区域的应用效果较好。在吉7井区八道湾组开展水平井多级压裂实验,单井日产油量达到了同井区直井的7.8倍,取得明显成效。     

导管架用结构管应变时效试验中应变量的计算

为了研究实验室卷管工艺模拟应变时效试验中应变量对试验结果的影响,基于塑性变形体积不变和应变中性层应变量为零的特征,对导管架结构管卷管弯曲进行应力应变分析,推导出应变中性层半径和最大线应变的计算公式,并与标准计算公式进行对比分析。研究结果表明:应变中性层的位置较厚度中心层的位置发生内移,理论推导公式的最大线应变量大于标准计算公式的最大线应变量,理论公式推导法计算的结果更加趋于实际情况。     

基于应变设计的UOE与螺旋焊管的评价

基于应变设计的极地管线对管体的性能有严格的要求。对采用UOE和螺旋焊工艺生产的X80输送管进行了比较,由于冷扩径UOE工艺具有一定程度的应变强化,因此,UOE钢管相比螺旋焊管对于钢管涂敷更为敏感。UOE钢管具有管体纵向与管体横向强度更为均衡的优势,管体横向的强度更高一些,使其能够达到钢级的最小规定强度的要求;而管体纵向的强度更低一些．能够实现环焊缝的过匹配。对于基于应变设计,2种类型的钢管既有优势也有劣势,在低温涂敷作业时,UOE钢管能够保持良好的形变强化能力。     

高钢级管道环焊缝的应变集中特性研究

当管道穿越地质灾害多发地区时,可能会受到较大的位移作用。管道环焊缝处的结构特性及材料特性使其在位移作用下,将会产生局部的应变集中并发生开裂,从而影响管道的应变能力。因此,研究管道环焊缝处的局部应变特性,对于管道的安全评价具有重要意义。研究采用有限元模拟,结合材料损伤模型的方法进行,分析了低匹配及热影响区软化的高匹配环焊缝的应变分布。结果表明:对于低匹配环焊缝,应变集中的位置处于热影响区与焊缝交界的外表面。对于热影响区软化的高匹配环焊缝,应变集中位置会随位移及内压的变化而变化。内压对环焊缝应变集中程度具有重要影响,并可以显著降低管道的应变能力。     

三角剪切断层传播褶皱应变分布

三角剪切断层传播褶皱是褶皱-冲断带重要的构造样式和圈闭类型，通过研究构造变形几何特征与应变分布规律可探讨其成因机制。采用修正的满足速度连续性和应变相容性的三角剪切带速度分布模型，使用柯西方程计算三角剪切带内瞬时应变速率，分析其应变差异分布；使用MATLAB软件对三角剪切断层传播褶皱进行正演模拟，获得不同参数影响下褶皱的几何形态与累积应变分布特点，根据应变分布特征探讨可能的断层传播模式。结果表明：三角剪切带在断层端点前方区域存在应变集中，断层端点邻近区域变形强烈，将导致断层端点向前传播，应变随远离断层端点迅速衰减，岩层以褶皱形式协调变形；影响三角剪切断层传播褶皱应变分布的参数为三角剪切角与P/S比值。三角剪切角决定了褶皱宽度，剪切角越小，褶皱愈紧闭，应变也愈强烈；P/S比值影响着卷入变形的地层范围与累计应变的时间。高P/S比值时，断层迅速传播，地层变形微弱；低P/S比值时，地层累计变形时间长，变形强烈，断层下盘向斜构造明显发育，出现地层增厚的现象。     

X90超高强度输气钢管材料本构关系及断裂准则

针对试制成功的X90输气钢管,进行5种不同圆棒缺口的准静态拉伸试验及应力三轴度计算,发现由于试样缺口存在,应力三轴度值增加2.43倍,断裂应变减少29%,损伤应变能降低71%。利用常规拉伸试验机和Hopkinson拉杆试验装置进行不同应变速率拉伸试验发现,应变速率对断裂应变的影响相对较小,准静态和高速状态下,差异最大约10%。基于Johnson-Cook本构和失效模型,分别建立了考虑应变率效应的X90管线钢本构模型和考虑应变率、应力三轴度的失效模型;同时,基于损伤力学理论,得到了基于塑性均匀延伸率和损伤应变能的X90管线钢断裂准则。基于材料损伤应变能密度临界值不变假设以及试验数据,得到了X90管线钢断裂特征长度与应力三轴度、试样直径之间的关系式。     

X80高强度管线钢管整体抗震安全性研究

概述了日本高压输气管线抗震安全性设计的基本原理,以及高应变X80管线钢(X80-HSLP)所要求的应变性能,并通过X80-HSLP弯曲变形实例,研究了管线钢管在弯曲变形时压缩侧的应变能力和拉伸侧环形焊缝的应变能力。假如这种高应变X80钢管的外径、壁厚、设计系数分别为762mm,15.6mm和0.40,那么可以测定其临界压缩应变为2.14%,大约是常规X80钢管的1.5倍。这种优良的应变能力可以降低管线敷设成本,保证敷设在地震和寒冷地区管线的整体抗震安全性。     

大变形管线钢管应变时效硬化研究

高强度管线钢管（X80级及以上钢级）加热并保温一段时间后,钢管力学性能将发生变化（应变时效）,通常屈服强度、屈强比升高,屈服点延伸,应力－应变曲线形状改变等,这些性能变化对于钢管应变能力会产生不利的影响。通过对日本JFE公司提供的X80级、Φ1219mm×22mm抗大应变钢管实物的试验检测、研究,分析了对性能有影响的加热温度和保温时间以及应变时效对材料性能的影响规律,为西气东输二线管道工程应用此类钢管提供了依据。     

输送管线基于应变的设计方法在我国的前景与展望

介绍了输送管线基于应变设计方法的应用,讨论了基于应变设计的一些主要问题,如地理条件、应变极限、管线钢材料的力学性能等。并根据我国的地理条件和管线建设的现状,讨论了管线基于应变的设计方法在我国的发展前景。     

K型模型井架应变位移测试及计算分析

采用经纬仪观测位移和电阻应变片测量应力的方法，对K型模型井架的位移和应力进行了试验室测试；采用线性和几何非线性的计算机程序，对模型井架进行了有限元计算分析。测试和计算分析表明，井架承受垂直载荷时，除产生前倾变形外，还产生轻微的扭转变形。测试的位移值和应力值都比计算值大，说明目前的计算方法还不能反映由于制造和安装误差使井架产生的附加变形与应力，这种计算方法需进一步完善和改进。     

基于应变设计的X70直缝埋弧焊管应变硬化能力研究

从A、B两种轧制状态的X70抗大变形钢板制成的钢管中取样,用板状试样测定了拉伸应力-应变曲线,计算了该钢的应变硬化指数n值,研究了时效及两种轧制状态的n值分布规律。结果表明,工艺B状态的钢管时效前n统计均值为0.116 0,时效后n统计均值为0.112 0,下降约3.4%;工艺A状态的钢管时效前n统计均值为0.115 0,时效后n统计均值为0.105 4,下降约8.3%。X70工艺B状态钢管的n值、屈强比及屈服强度呈明显线性关系。0.8%和1.4%扩径率对应钢管的应变硬化指数n值差别不大,但1.4%扩径率对应钢管的均匀延伸率均值下降明显,比0.8%扩径率对应钢管均匀延伸率均值低约2%。