水力压裂支撑剂输运室内模拟方法研究进展与展望

水力压裂过程中支撑剂在水力裂缝内的输送情况对裂缝的导流能力具有显著影响,通过室内实验装置模拟支撑剂在裂缝中的输送对实现支撑剂的高效铺置,降低水力压裂施工风险、提高压裂施工效果具有重要的意义。本文详细介绍和评述了研究支撑剂输运的室内模拟方法、装置以及研究成果对现场的指导作用。研制具有分支缝的耐高温高压可视化大型室内实验模拟装置是未来支撑剂输运模拟研究领域的重要发展方向。     

煤层气藏储层形状因子的推导与论证

目前广泛使用于双孔隙模型中的形状因子主要是基于常规油气藏储层条件的,并不完全适用于煤层气藏的模拟。文章以双孔隙模型的基础单元为模型,即一个二维或者三维的基质网格被高导流能力裂缝环绕的模型,同时考虑达西渗流、分子扩散运动、气体解吸附效应、滑脱效应等多种渗流机理,推导适合煤层气藏双孔隙模型的形状因子,并且使用精细网格数值模拟的方法对该形状因子进行验证。通过假设在二维/三维矩形网格中的流动近似为柱状径向流和球状球向流流动和通过线性化处理部分系数,求得模型的解析解从而得出二维/三维模型的形状因子分别为18.17/L~2和25.67/L~2。使用精细化网格模拟方法,将本文推导的形状因子对比目前广泛使用的形状因子(Warren and Root,Lim and Aziz,Kazemi et al.),精确度都有了明显的提升。     

深煤层水力波及压裂技术及其在沁南地区的应用

为提高深部煤层的煤层气产能,针对其地质特征提出了在深煤层实施多口直井同步水力波及压裂的技术思路。首先基于边界元位移不连续法建立了多裂缝诱导应力数学模型,模拟深煤层诱导应力场分布,分析水力波及压裂复杂缝网形成的可能性,然后采用离散元方法研究应力干扰的裂缝网络延伸情况及其影响因素,最后通过三轴压裂实验和现场应用效果验证了其可行性。结果表明:(1)水力波及压裂技术能增大应力干扰面积和应力干扰强度,促使水平主应力差的减小甚至诱导局部区域的地应力方向发生改变,有利于沟通煤岩中发育的面、端割理,从而形成大规模高效复杂的裂缝网络;(2)水力波及压裂有利于复杂缝网形成的条件包括较小的初始水平主应力差、低泊松比、较小井距、低压裂液黏度、高缝内净压力等;(3)真三轴物理模拟实验结果显示,水力波及压裂技术能够充分沟通煤岩天然裂隙,形成由人工裂缝、面割理和端割理组成的复杂裂缝网络。进而提出了一套深煤层多井同步水力波及压裂工艺优化设计方法,在沁水盆地南部柿庄北地区深煤层选取了5口直井进行先导性试验,裂缝监测及排采数据表明,水力波及压裂井产生的波及体积较大,裂缝网络复杂;较之于常规压裂井,水力波及压裂井不仅见气更早,产量、套压较高且稳定,而且所形成的区域压力降波及邻井,可大幅增加实施井及邻井产量。