重复压裂气井三维诱导应力场数学模型

重复压裂新裂缝的重新定向分析是具有相当难度和应用价值的核心问题,也是制约重复压裂优化设计的关键。重复压裂产生的裂缝方向取决于地应力状态,垂直裂缝井重复压裂前储层中的应力分布,尤其是水平主应力方向控制着重复压裂裂缝的起裂方位和延伸方向。系统研究了垂直裂缝井重复压裂前应力场的分布特征及影响应力大小和方向变化的主要因素,在此基础上应用弹性力学、流固耦合、孔隙弹性理论等建立了重复压裂气井诱导应力场的数学模型,实现了垂直裂缝气井重复压裂前应力场的定量分析与模拟。     

川西重复压裂气井应力场分析

针对压裂气井生产过程中增产能力逐渐降低的问题,基于应力场分布的理论,结合川西地区的现场地质资料,建立了井筒及裂缝周围应力场分布的流固耦合模型,对气井生产的整个过程进行了仿真,分析了应力场转向范围和孔隙压力等随时间的变化规律,研究了重复压裂时机的选择.结果表明,孔隙压力随时间的推移而降低,孔隙压力改变范围不断增大;可根据计算出的应力转向范围与时间的拟合曲线选择重复压裂的最佳时机.为明确应力转向范围、判断是否实施改向重复压裂和选择重复压裂时机提供了直观可视的分析方法,具有很深的现场指导意义.     

气井重复压裂前应力场分析

重复压裂是针对初次压裂作用失效,或具备提高油气产量潜力的井进行再次压裂改造的工艺措施。研究重复压裂造缝机理及裂缝转向机理可以提高重复压裂的成功率和大幅度提高油气井产量。四川盆地川西地区作为重要的天然气生产基地,目前有相当多的压裂井失去了增产功能,需要重复压裂提高气井产能。为此,基于应力场分布理论,以川西地区某井为例,结合气井地质特征,采用有限元分析方法建立模型对井筒周围应力场、初次人工裂缝产生的诱导应力场以及生产过程中孔隙压力改变产生的诱导应力场进行仿真。结果表明:(1)诱导应力集中位于裂缝尖端,离裂缝越远诱导应力越低;(2)不考虑流固耦合情况下,孔隙压力增大,应力转向距离减小;(3)井眼周围应力场转向范围随着原地应力差的增大而减小;(4)生产压差越大越容易产生地应力转向;(5)缝宽越大、裂缝越长越容易发生地应力转向。本模型可快速模拟井筒及裂缝周围应力场转向范围,确定重复压裂是否产生新裂缝和重复压裂的最佳时机,对优化压裂施工设计、提高重复压裂成功率具有十分重要的作用。     

高压气井重复压裂工艺技术

油气井重复压裂是老井挖潜上产的有效手段之一。气井重复压裂与油井有着很大的不同,其初次压裂改造后为实现重复压裂增产其工艺设计需要有针对性的考虑。文章通过实验评价、理论研究与现场实践,在地质认识、评井选层的基础上,通过地应力场分析和诱导地应力模拟,形成的以规模优化、降低伤害、高效返排为关键的气井重复压裂技术具有很好的针对性和适用性,为气井重复压裂效果提供了充分的工艺保障。现场试验分析结果表明,选择有潜力的井层及地层压力较高的时期,配以有针对性的重复压裂工艺技术,气井重复压裂可获得较好的改造效果。     

低渗透气井重复压裂工艺技术研究

为了提高低渗透气井的产量,本文对重复压裂技术在低渗透气井上的应用进行仔细的研究。     

重复压裂造缝的应力场分析

通过对重复压裂造缝的应力场进行分析,推导出满足重复压裂产生新裂缝的条件。主要分析了一次压裂的 裂缝、储层压力等多种因素对当前地应力场的影响,可以看出诱导应力改变了原地应力场,当原应力场最小水平主 应力大于原最大水平主应力时,重复压裂裂缝可能重新定向。     

重复压裂裂缝周围应力场计算新方法

重复压裂技术是低渗透油田增产增效的主要措施,造裂缝有利于打开储层的油气通道,新裂缝的延伸轨迹一直是压裂设计的核心问题并具有很大难度。从力学角度分析,裂缝的延伸主要受周围应力的控制,为此,考虑初次人工裂缝内流体的可压缩性,引入流体压缩因子,建立了初次人工裂缝诱导应力场模型;根据势的叠加原理,建立了重复压裂井周围孔隙压力模型,根据W right的多孔弹性理论,计算了孔隙压力诱导应力场;考虑温度的影响,建立温度诱导应力场模型,根据线性叠加原理计算重复压裂前总应力场,给出裂缝转向的力学条件。计算了受3口水井影响的1口油井周围应力,其理论计算结果与现场实测结果吻合较好。     

气井压裂后稳态产能模型

针对均质等厚气藏中的一口压裂气井，文章从广义达西定律出发，并考虑近井地带的非达西渗流、压裂裂缝壁面污染以及支撑裂缝限制性入口对渗流的影响。依据气井压裂后的渗流规律，假定气井压裂后，气体渗流流量可以近似看作是两部分的叠加：一是远裂缝区域气体的流动为径向流，裂缝左右两端的径向流合为一个完整的径向流，气体径向流入缝端；二是支撑裂缝壁面区域气体的流动为线性流，气体沿垂直裂缝壁面方向线性流入裂缝。两部分气体最终汇流在裂缝内，而裂缝内气体的流动为线性流，流量逐渐增加。根据此原理，文章推导出稳态情况下和拟稳态情况下的压裂气井产能模型，由此求得无阻流量。为了现场应用的方便，考虑压裂后气井渗流能力的变化，一点法α值与裂缝的无因次导流能力有关，故利用榆林气田多口压裂气井测试资料，拟合了变系数的压裂气井一点法无阻流量公式，可用于预测该气田的各气井压裂后的无阻流量，其它气藏也可以借鉴推广。     

低渗透气井重复压裂工艺技术研究与应用

在低渗透气井中,一些井压裂后产量下降明显,为提高气井的生产效果,研究了低渗透气井的重复压裂问题。通过对重复压裂造缝机理的研究,分析出气井初次裂缝、储层孔隙压力等因素对储层应力场的影响,以及重复压裂裂缝重定向的可能性。同时对初次压裂失效的原因进行分析后,对气井重复压裂的压裂液、支撑剂进行了优选,对重复压裂气井的裂缝半长和施工参数进行了优化,从而完善了对气井重复压裂的优化设计。低渗透气井重复压裂工艺技术的发展,将丰富低渗透气藏储层改造的手段,提高低渗透气藏储量的动用程度。     

纤维暂堵对重复压裂应力场的影响研究

本文在建立了初次人工裂缝产生的诱导应力数学模型基础之上,基于渗流力学,采用势的叠加原理,对比了加入纤维暂堵液产生的诱导应力场对原地应力场的影响,实现了对垂直裂缝井重复压裂前由于注入纤维暂堵液产生的诱导应力场的定量分析。结果表明,注入纤维液后的应力椭圆面积比注入前变小。     

低渗透油气田重复压裂诱导应力场模拟研究

重复压裂井中新裂缝重定向的主要影响因素有人工裂缝、孔隙压力变化、地层温度变化。应用弹性力学、孔隙弹性理论以及热弹性理论建立三者相应的诱导应力场数学模型,并用ANSYS软件进行诱导应力的计算。结果表明：诱导应力在最大水平主应力方向和最小水平主应力方向的改变量不同,在最大水平主应力方向上应力变化值高于最小水平主应力方向上的变化值;如果诱导应力差大于初始水平应力差,则初始最大水平应力方向将变为目前最小水平应力方向,重复压裂新裂缝将垂直于初始裂缝方向起裂。     

薄层多层压裂的拟三维模型及应用

对于低渗复杂的薄层多层油气藏，期望一次性压开所有产层以减少压裂作业的次数。在调研国内外多层压裂裂缝延伸模拟的有关文献的基础上，建立了一套能模拟多产层在一次压裂改造中全部被压开、多爷裂缝同时延伸的拟三维数学模型，包括压裂液在各产层的动态流量分配，并进行了实例分析.     

压裂火山岩气井多裂缝产能模型

目前，我国发现的火山岩气藏主要位于松辽盆地，该地区火山岩气藏的储层普遍为低孔低渗储层，自然产能非常低，普遍需要进行压裂改造才能获得工业气流。由于火山岩气藏普遍发育微裂缝，因此受微裂缝的影响，在压裂的过程中常常形成与常规压裂不同的多裂缝，给生产动态准确预测带来了非常大的困难。基于气体单相稳定渗流规律，运用保角变换和等值渗流阻力原理，考虑压裂多裂缝的影响，建立了压裂火山岩气藏多裂缝产能方程。根据实例分析表明，压裂火山岩气藏多裂缝产能模型计算结果同生产实际相符，可以真实地反映压裂火山岩气井的生产能力，能够准确地预测压裂火山岩气藏气井流入动态。     

长庆气井低渗透气井二氧化碳重复压裂技术

本文对二氧化碳重复压裂技术相关的重点问题进行分析和探讨,目的是为了进一步提升二氧化碳重复压裂技术在长庆气井低渗透气井中的应用效果。     

考虑气井生产影响的重复压裂裂缝重定向研究

生产引起的地层流体压力变化和原有的人工裂缝都将引起储层应力变化，其迭加结果共同决定了重复压裂裂缝方位。首先基于孔隙介质渗流的质量平衡、达西定律和状态方程建立了流体运动模型，并根据小变形弹性介质的应力平衡、应力-应变关系和应力-应变-压力方程，得到基于位移和孔隙压力控制的三维流固耦合数学模型和计算模型，从而得到孔隙压力变化引起的地应力变化；然后将压裂裂缝简化为平板中央的直线贯穿裂纹，根据弹性力学原理结合Fourier变换，导出了计算压裂裂缝在重复压裂时产生的诱导应力场模型；再结合最小主应力原理，确定重复压裂裂缝方位。计算结果表明：重复压裂井的确可能发生应力重新定向，并在距井轴一定距离处（应力各向同性点）应力再次重新定向，逐渐恢复到初始应力水平。重复压裂裂缝重新定向是完全可能的。     

油气藏热—流—固耦合理论的研究进展

油气藏开发中地层压力和地层温度的改变导致储层岩石力学性质变化,造成岩石变形,进而影响到流体渗流,温度变化、岩石变形和流体渗流同时发生且三者间存在着耦合关系,因此研究热—流—固耦合作用对于油气藏开发至关重要.从油气藏热—流—固耦合的数学模型、数值模拟及工程应用等方面进行阐述,系统总结了热—流—固耦合理论及其在油气藏领域的...     

重复压裂总应力场计算模型

定量描述垂直裂缝井重复压裂前各种因素产生的诱导应力场分布状况计算模型的研究还不完整,为此系统地研究了引起垂直裂缝井重复压裂前?地应力场变化的主要因素,建立了重复压裂时的总应力场计算模型;综合应用渗流力学、岩石力学和热力学理论,建立了热—流—固三场耦合应力场计算模型。该模型对耦合渗流方程、耦合温度场方程采用有限差分法求解,对岩土变形方程则采用有限元法求解,并采用显示交替求解方式将其结合起来整体求解,可以得到热流固三场耦合作用下油/水井生产/注入引起的应力场变化,实现了对垂直裂缝井重复压裂前由于长期生产/注入活动产生的诱导应力场的定量分析和模拟,为现场实施压裂改造提供了指导。     

拟三维压裂模型最优裂缝尺寸的计算方法研究

以最优化的裂缝导流能力与最大化的采油(气)指数为目标提出了拟三维模型裂缝几何尺寸的计算方法,从而得到对应的最优缝长和缝宽。对于裂缝高度,2D模型中普遍认为其数值等于油(气)层的厚度,通过现场作业及室内实验发现这与压裂作业中的实际情况并不相符。采用线弹性断裂力学的断裂准则作为裂缝扩展的依据,根据上下边界层的地应力情况得到裂缝上下延伸高度,从而确定地层中裂缝的高度。     

应用生产数据进行气井重复压裂选井的方法

低渗透气藏气井压裂完井生产一段时间后，裂缝导流能力逐渐下降，往往需要重新进行压裂。现场一般把通过不稳定试井计算的表皮系数作为重复压裂选井参考指标。但目前由于天然气供不应求，为保证产量，气田很难进行大规模的关井压力恢复测试，无法得到气井的表皮系数，而且有些井做不稳定试井的时间较早，表皮系数已经发生变化，因此无法根据表皮系数的大小选井，导致重复压裂的效果不佳。而气井长期的生产历史数据包含了气藏动态的重要信息，文章利用定容气藏的物质平衡方程和产量递减曲线联合分析生产数据的方法，对达到拟稳态流动的气井通过拟合变流量和井底压力的生产数据，达到不关井测试计算表皮系数的目的。通过现场实例验证，根据此方法计算的表皮系数与重复压裂井施工的效果有明显的相关性。该方法简单实用，不但为下一步重复压裂选井提供了量化的参考指标，而且节约了大量的测试时间，具有明显的经济效益和推广价值。