重复压裂技术研究与应用

水力压裂技术是开发低渗透油藏主要措施之一，但经过水力压裂的油气井，在生产过程中由于各种原因可能导致水力裂缝失效。为此，系统地分析了压裂井失效的原因和重复压裂方式，阐述了重复压裂的选井选层原则和重复压裂材料的选择，研究了重复压裂工艺方法。     

转向压裂技术在老君庙油田开发中的应用

水力压裂技术是有效开发低渗透油藏的主要技术措施,但经过水力压裂的采油井,在生产过程中由于种种原因可能导致水力裂缝闭合失效,增产效果越来越差。为此,人们研究了使裂缝转向的压裂问题。文章阐述了转向压裂的技术原理,建立了裂缝转向的数学模型,提出了裂缝转向重复压裂的选井选层原则。老君庙油田裂缝转向压裂矿场实施15口井,取得了较好的增产效果。裂缝转向压裂对于老油田综合治理、挖潜增产具有非常重要的意义。     

转向压裂技术在油田后期开发中的研究与应用

玉门油区老君庙油田主力油藏具有不压不出油的特性。水力压裂技术是有效开发低渗透油藏的主要技术措施,但经过水力压裂的采油井,在生产过程中由于种种原因可能导致水力裂缝闭合失效。为此,文章阐述了裂缝转向压裂的技术原理,建立了裂缝转向的数学模型,提出了裂缝转向重复压裂的选井选层原则。裂缝转向压裂矿场实施15口井,取得较好的增产效果,裂缝转向压裂对于老油田综合治理、挖潜增产具有非常重要的意义。     

转向压裂技术在老油田后期开发中的研究与应用

玉门油区老君庙油田主力油藏具有不压不出油的特性。水力压裂技术是有效开发低渗透油藏的主要技术措施,但经过水力压裂的采油井,在生产过程中由于种种原因可能导致水力裂缝闭合失效。为此,文章阐述了裂缝转向压裂的技术原理,建立了裂缝转向的数学模型,提出了裂缝转向重复压裂的选井选层原则。裂缝转向压裂矿场实施15口井,取得较好的增产效果,裂缝转向压裂对于老油田综合治理、挖潜增产具有非常重要的意义。     

重复压裂工艺技术研究及应用

文章结合中原油田油藏渗透率低、自然递减率高的实际特点，研究了低渗透油藏的重复压裂技术。通过重复压裂前的评价可知该区的候选井具有重复压裂增产的能量和物质基础；据压前地层评价、水力裂缝的诊断技术，提出了重复压裂选井选层的原则；运用压力恢复试井和水力裂缝模拟等方法分析了初次裂缝失效的原因，得到了重复压裂需解决的主要矛盾就是提高裂缝的导流能力，并据此提出了提高重复压裂效果所采取的高砂比和强制闭合及分压选压等重复压裂的技术 ；根据所确定的技术和以往压裂用支撑剂评价结果及中原油田的油藏特征，利用实验研究选择了适合油藏特点的重复压裂材料体系；重复压裂技术现场试验10口井，施工成功率达100%，有效率90%，取得了较好的复压增产效果。     

大庆油田水平缝重复压裂改造技术

针对大庆油田长垣人工裂缝为水平缝的重复压裂井,以葡萄花油田为研究对象,初步界定了重复压裂选井选层工艺方法;应用试井分析和流动指数方法判断重复压裂时机;经过研究找出了重复压裂井裂缝失效的主要原因。根据裂缝失效的原因,确定了增大施工规模、酸洗裂缝以及多裂缝、开新缝压裂等项改造措施。结合理论研究在葡萄花油田现场试验,取得较好效果。     

SN油田重复压裂技术研究与应用

分析了SN油田裂缝失效的原因，在对重复压裂裂缝延伸方式与时机研究的基础上，优化选井选层，优化施工设计，开展了10口井重复压裂现场施工，取得了很好的应用效果。在两口井采用转向剂，实施强制转向重复压裂，获得了成功，达到了控水稳油，提高采收率的目的。     

水力裂缝与天然裂缝交错延伸规律

非常规与致密储层的缝网压裂或分段压裂改造技术使水力压裂裂缝与天然裂缝交错延伸的问题成为焦点。为了更好地控制水力裂缝的延伸方位,达到最优缝网状态,以位移不连续方法为基础,依据单元体的叠加原理,建立了二维裂缝延伸计算模型,对一条水力裂缝与一条天然裂缝在不同倾角、间距、应力等条件下的交错延伸规律进行了量化模拟。研究结果表明：裂缝间距、倾角能较大地影响裂缝延伸幅度,天然裂缝与压裂裂缝间距大于1 m、倾斜角小于70°时,压裂裂缝会诱使天然裂缝转弯延伸,直至相交;主应力比值对交错裂缝延伸幅度有一定程度的影响;储层泊松比与杨氏模量对交错裂缝延伸幅度却不明显。     

重复压裂时水力裂缝的垂向延伸

利用长源距声波测试资料,对油层上、下隔层之间的最小主应力差值进行了量化分析研究。依据最小主应力差值的计算结果,应用三维水力裂缝模拟软件,对压裂施工中所形成的水力裂缝延伸状态进行了研究,通过施工后的井温测试资料,经与第一次压裂时的裂缝延伸状态进行对比,度为重复压裂与第一次压裂所形成的裂缝是不同的,在地层压力相对于第一次压裂时降低的情况下,裂缝高度小于第一次水力裂缝的高度。     

低渗透油藏重复压裂机理研究及现场应用

对重复压裂造缝机理的研究表明，重复压裂井由于初次压裂裂缝以及油层生产活动引起的压力下降，导致近井地带的应力场发生变化，从而在重复压裂过程中引起裂缝的重新定向。结合华北油田桐西断块储层低渗透的特点，进妒了重复压裂参数的优化和压裂材料的选择，提出了选井选层的原则。重复压裂技术在桐47-43x井成功实施，取得了很好的增油效果，为桐西断块储层下一步的开发提供了重要的技术措施。     

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目前,由于缺少直接测量水力裂缝长度及导流能力等重要参数的手段,而地下水力裂缝的存在总要反映到油气井压力与产量的变化上来,特别是压力与产量随时间的变化速度与水力裂缝的长短、导流能力的大小等参数有直接关系。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。文章提供了裂缝模型的诊断技术,通过对岩石发生破裂到停泵前这一段压裂施工压力数据进行分析,确定裂缝参数随压裂时间的变化关系。这样,就可以实时地知道裂缝发育、发展和闭合的过程,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。     

井下微地震裂缝监测技术在火山岩压裂中的应用

针对火山岩储层压裂改造过程中裂缝形态复杂的问题,采用较为先进的井下微地震水力裂缝监测技术对压裂裂缝进行了2口井的监测。结果表明,火山岩储层压裂过程中裂缝的扩展规律与砂岩油藏有很大不同,裂缝形态复杂,具有水平缝、多裂缝等特征,而且容易造成缝高延伸过度。因此,在压裂设计中要充分考虑,结合应用缝高控制技术,增加裂缝的长度,提高压裂改造的效果。下一步还需要继续开展火山岩地层压裂裂缝的监测,认识裂缝的延伸和产状,为优化压裂设计和井网部提供指导。     

水平井体积改造多裂缝扩展形态算法——不同布缝模式的研究

为了探索不同布缝模式的水平井体积改造多裂缝扩展形态,基于位移不连续边界元法,建立了三维非平面裂缝应力干扰计算模型,并根据亚临界裂缝扩展模型和最大周向应力准则,提出了多裂缝扩展形态算法。根据该算法,编程求解了不同布缝模式的裂缝扩展形态,研究发现:(1)多簇压裂模式外侧裂缝为主扩展裂缝,内侧裂缝扩展变短且发生非平面扩展,有利于产生复杂裂缝,单簇压裂有利于单簇缝长的有效延伸;(2)应力干扰只作用于发生交叠的裂缝,并不作用于对称分布的未交叠裂缝;(3)在交错布缝模式下,后续压裂缝与邻近裂缝发生交叠时会向邻近裂缝靠近,偏转角度为5°~6°;交错布缝同步压裂时,井间裂缝以9°~10°的偏转角相互靠近,不利于远井的储层改造,而交错布缝拉链式压裂可提高裂缝延伸长度,增大远井改造体积;(4)多井间隔布缝模式增大了施工缝间距,可减小裂缝偏转幅度,而采用先压裂一段中间井,后在邻井围绕该段压裂的布缝顺序,能够增大裂缝复杂度,提高改造体积。     

致密砂岩油藏体积压裂裂缝扩展数值模拟研究

体积压裂是提高致密砂岩油藏产量的关键技术。应用有限元和离散元的混合方法建立了体积压裂扩展模型,对长庆油田长7致密砂岩油藏水平井多簇压裂进行了裂缝扩展模拟研究。结果表明,应力差小于4 MPa时有利于体积裂缝形成高于5 MPa时主要形成平面裂缝;天然裂缝密度仅在较低应力差条件下对体积压裂改造效果影响显著;在应力差为3 MPa时增加射孔簇数、降低簇间距,改造面积增加并不显著,簇间裂缝干扰严重,局部裂缝出现合并现象;应力差为5 MPa时,簇间裂缝干扰相对较弱,增加射孔簇利于沟通天然裂缝,提高体积裂缝发育程度和扩大改造面积。     

多裂缝应力阴影效应模型及水平井分段压裂优化设计

针对页岩气藏水平井分段压裂中应力阴影的表征方法及影响因素不明确的问题,基于水平井分段压裂理论,借鉴水力压裂裂缝诱导应力产生机理,从单一垂直裂缝入手,利用应力叠加原理得出了多条裂缝应力阴影效应的数学模型。应用该模型分析了应力阴影的影响因素,结果表明:①泊松比与水平主应力方向的应力阴影呈线性关系,当泊松比为0.2~0.4时,最小水平主应力方向的诱导应力为0.36~0.72 MPa;②裂缝数量越多间距越小,应力阴影效应作用越强;③裂缝数量增加的同时也增大了施工难度,5条裂缝比3条裂缝的净压力增加了41.46%;④当裂缝间距小于100 m时,裂缝容易转向形成缝网;⑤裂缝间距是缝高的1.5倍时,应力阴影效应非常小,超过2倍后可以忽略不计。上述结论对合理利用应力阴影效应进行水平井分段压裂优化设计具有指导意义。     

页岩压裂裂缝网络预测方法及应用

页岩储层天然裂缝发育,加上水力压裂所形成的复杂裂缝网络,可以为油气流动提供有效通道,然而复杂裂缝网络扩展对压裂裂缝识别与优化设计也提出了新的技术挑战。为此,综合考虑天然裂缝与水力裂缝相互作用、缝间“应力阴影”等影响,应用流体力学与断裂力学理论,建立了裂缝网络扩展模型（FNPM）,实现了不同力学参数、不同天然裂缝等条件下裂缝扩展方位、几何尺寸、支撑裂缝面积等多指标预测。理论模拟和现场实例应用结果表明：①改造裂缝网络扩展受控因素多,地应力差、簇间距及净压力等参数决定了“应力阴影”效应的强弱,天然裂缝与水力裂缝之间的相互作用机理决定了改造裂缝网络的复杂程度;②地应力差相同时,簇间距越小,“应力阴影”效应越强,水力裂缝扩展偏离主应力方向,裂缝宽度减小,不利于加砂;③天然裂缝内摩擦系数、天然裂缝与水力裂缝夹角越小,净压力越高,天然裂缝越容易开启或剪切,增加了改造裂缝的复杂性;④裂缝扩展方向、裂缝长度二者预测具有较好的一致性,但受天然裂缝发育差异的影响,局部压裂段有一定的差异性。所提出的裂缝预测方法为页岩改造裂缝识别与后期压裂设计提供了技术支撑。     

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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。     

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煤层中含有大量优质清洁的煤层气，通常使用水力压裂技术才能正常生产。由于煤层中含有大量天然裂缝，所以压裂时压裂液滤失严重、裂缝扩展极其复杂。因此，了解煤层气井压裂的裂缝扩展对于指导高效开采煤层气具有重要作用。通过统计分析中国石油在华北地区的5个试验区块的压裂施工资料，发现煤层压裂中地层破裂压力梯度集中在0.0144~0.053 MPa/m之间，施工压力普遍较高。使用井温测试法和大地电位测试法测量了煤层裂缝的方位和高度，分析发现：压裂后的煤层裂缝一般都穿越其上下隔层，最大时裂缝的高度超过压裂层厚度的4倍；裂缝的长度大部分为50~70 m，形状基本以垂直裂缝为主，也有垂直裂缝和水平裂缝共生的情况，少数压裂井出现单翼垂直裂缝。裂缝方向存在着随机性，但在某方向上出现的概率较大，说明裂缝扩展是地应力、局部地层构造和煤层割理共同作用的结果。     

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针对松滋油田鄂深10井压裂施工大量前置液滞留地层,造成裂缝伤害的具体情况,设计了一套清洗酸液体系。在室内设计出模拟鄂深10井裂缝伤害过程的环流实验流程和实验方法,这套方法能模拟压裂液由地面进入地层的动态过程,能模拟压裂液不彻底破胶或压裂液残渣残留对裂缝造成的伤害。通过环流实验,证实所设计的清洗酸液体系能有效分解瓜胶残渣,解除裂缝堵塞。根据鄂深10井地层伤害特点,在施工工艺设计上采用大剂量、大排量的裂缝清洗剂,跟进较高浓度盐酸,达到清洗裂缝和改善近缝地层的渗透性的目的。施工结果表明,通过裂缝清洗和酸化改造,该井产能得到了较大程度提高。     

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随着水力压裂技术的发展，压后评估技术越来越受到广泛重视。压裂停泵后井口压力或井底压力的递减规律反映了裂缝本身及其周围地层的情况，因此可以应用压后压力测试资料分析解释有关参数。针对压裂后压力递减资料分析技术，提出了一种新的数学拟合方法，并研制了一套Ｗｉｎｄｏｗｓ环境下的解释软件，应用该软件可以获得压裂后裂缝长度（或半径）、裂缝宽度、压裂液滤失系数、压裂液效率、裂缝闭合时间、压力递减比等有关评价参数。实例计算表明，本方法比传统的曲线拟合方法更为简便可靠。