水力波及缝网压裂技术在沁水盆地南部3#煤层的应用研究

山西沁水盆地南部3#煤层经常规压裂改造后,常常存在见气时间长、产量低、递减速度快等问题,针对此问题,文章借鉴页岩气缝网压裂技术,优选压裂施工井位,优化压裂工艺设计方案,对沁水盆地南部5口煤层气井实施水力波及缝网压裂,并采用微破裂四维向量扫描影像技术进行全过程压裂裂缝监测。结果表明:水力波及缝网压裂技术能有效扩大裂缝波及范围,增加煤岩储层改造体积,区域性改善煤层渗流环境,显著缩短见气时间、提高单井产量,平均见气时间减至14 d,单井平均产气量达到948 m3/d,明显优于邻近常规煤层气压裂井见气时间和平均产气量,而且大幅度降低了单井压裂作业周期,达到了较理想效果。     

煤层水力压裂裂缝扩展演化特征及瓦斯渗流规律研究

为了解决低渗透煤层瓦斯抽排难的问题,本文以杜家沟矿2104工作面为研究背景,利用数值模拟与现场实践相结合的方法对低渗透煤层水力压裂增透技术进行研究,发现随着水力压裂注液压力的增加,岩石裂缝扩展速度越快且扩展的长度越长,随着岩石弹性模量的增加,在注液压力一定时,岩石压裂裂缝的扩展长度越短。同时通过现场实践验证发现,经过水力压裂后低渗透煤层的瓦斯抽排效果明显较佳,验证了水力压裂对低渗透煤层增透技术的可行性,为矿井低渗透煤层瓦斯抽采提供参考与借鉴。     

煤系地层致密砂岩压裂技术可行性研究

鄂尔多斯盆地气藏属于低孔、低渗、低压的致密砂岩气藏,在山西组、太原组、本溪组附近地层发育有多段煤、砂互层.在水力压裂过程中,地层裂缝通常在低应力面发生起裂,支撑剂大多进入煤层,较少铺置到致密砂岩层中,难以在致密砂岩层中形成有效的气体渗流通道.为此,在真三轴实验条件下,对大尺寸砂岩-煤岩产层组模型进行水力压裂实验,通过剖切压裂试样描述了在不同起裂位置、不同压裂液黏度、不同排量等条件下的水力裂缝扩展和空间展布规律,同时,结合软件模拟不同储层物性条件下对水力裂缝扩展的影响,系统评价了实现煤系致密砂岩气储层综合改造的条件.     

转向压裂造新缝影响因素分析

从力学的观点看,裂缝的方向总是垂直于最小主应力方向,重复压裂的裂缝方向依然取决于地应力状态,转向裂缝井转向压裂前应力场的方向由叠加后的应力共同确定。如果初始最大水平应力方向上的应力小于初始最小水平主应力上的当前应力,则发生了应力重定向。本文利用人工制作试验岩样模拟地层岩石相关力学参数,通过水力压裂试验分析研究转向压裂新裂缝开启规律。     

柿庄南3#煤煤体结构对水力压裂的影响

水力压裂作为当前煤层气开发中最普遍的储层改造措施,面临着地质因素和工程因素的双重影响。地质因素无疑是煤层气开采的先决条件,而诸多地质因素中,煤体结构严重影响水力压裂裂缝延展。以沁水盆地柿庄南区块3#煤层为研究对象,选取12口施工参数相近煤层气井,采用测井方法,计算GSI值对煤体结构进行识别与表征;其次根据水力压裂裂缝数学模型计算出裂缝在煤储层水平最大主应力方向上延伸的最大范围,建立煤体结构与缝长关系。研究结果表明:当煤体结构为原生煤、碎裂煤,GSI值较大,水力压裂所形成的裂缝相对较长,压裂效果较好;煤体结构为碎粒煤,GSI值较小,煤层破碎程度较高,采用常规水力压裂不利于裂缝的延展,因此水力压裂应规避碎粒煤。该研究结果对煤储层改造具有一定指导意义。     

地应力分布对致密砂层压裂重定向的影响

本研究的结果显示进行开采的水力压裂井周围的应力受两种截然不同程度的约束。在初始压裂期通过刺激井眼压力回升,可能导致初始压裂裂缝的扩展而不是重定向。另外,还观察到重复压裂或在井壁存在的微裂缝前进行适当的定向射孔有利于裂缝重定向。     

浅层砂岩垂直井分段压裂起裂压力研究

浅层砂岩垂直井分段压裂,初次裂缝压裂的产生会对后续缝的起裂压力产生影响.在综合考虑了原始井筒周围地应力场的基础上,结合叠加原理和弹性力学理论,建立了浅层砂岩诱导应力场中井筒周围应力场应力分布模型和起裂压力的计算模型.研究结果表明:诱导应力场的分布受裂缝缝长、裂缝间距和原始地应力场的影响.在初次裂缝缝长一定的前提下,裂缝间距越小对诱导应力的影响越大.在裂缝间距一定的前提下,裂缝缝长越长对诱导应力场的影响越大.     

通过压裂裂缝监测解释来预测储层产量

水力压裂是油气井增产、注水井增注的一项重要技术措施[1].水力压裂实时监测及解释技术是确保压裂施工取得理想效果的关键性手段,也是水力压裂技术的最新进展和发展趋势.压裂井裂缝参数是决定压裂效果最主要的因素,优选压裂参数可以提高效益,节约成本[2].本文主要讲了通过地层闭合应力分析、施工摩阻分析和净压力拟合分析来进行进行裂缝参数解释,从而得出储层的产量预测.     

气井重复压裂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。本文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。     

燃爆诱导压裂油井产能计算模型

油井燃爆压裂或燃爆诱导水力压裂在低渗油田开发中地位越来越重要,而对近井地带多裂缝系统的产能研究较少,难以支撑压裂参数的定量优化。针对该问题,基于带有多裂缝单井物理模型,利用油藏渗流理论和节点系统分析的方法,建立了燃爆诱导压裂油井产能计算模型,并分析了不同裂缝长度和裂缝条数对油井产能的影响。结果表明,油井产能随着裂缝长度近似线性增加,随着裂缝条数的增加也逐步增加,但超过5条增加幅度减缓。研究成果对燃爆压裂设计和压后产能评测具有一定的指导作用。     

压裂气井出砂机理研究及防治

水力加砂压裂是低渗透油气田的重要增产措施,由于地质和生产制度原因造成压裂气井回流出砂,危及安全生产,掩埋射孔井段,影响气井产出。研究认为:地层两向水平应力差值的大小是控制压裂缝宽窄的地质因素,因应力差值大形成的“短而宽”压裂缝闭合速度慢,返排压裂液时支撑剂未被裂缝夹住,填充层顶部支撑剂易被流体携带出砂。频繁开关井激动井底,生产制度过大,突破气井出砂临界生产压差使压裂缝中砂拱松散而被流体带出。决定支撑剂回流的临界参数有裂缝闭合应力,油气开采所施加的流体动力及裂缝宽度。     

重复压裂技术探讨

水力压裂技术是有效开发低渗透油气藏的主要技术措施,但经过水力压裂的油气井,在生产过程中由于种种原因可能导致水力裂缝失效。为此,文章较系统地研究讨论了重复压裂机理,重复压裂裂缝延伸方式及判断方法,分析了原有裂缝失效的可能原因,提出了重复压裂的系统评估技术,正确评价裂缝当前状况,阐述了重复压裂的选井选层的原则与方法和重复压裂裂缝延伸的模拟方法。     

浅谈煤层气压裂中的滤失问题

煤层气是以煤为储层的一种非常规天然气,主要成份为甲烷(CH4),以吸附态吸附在煤的微孔隙壁表面。煤层气资源量巨大,全球埋深浅于2000m的煤层气资源约为260×1012m3。由于能源需求迫切,对煤层气的开采十分迫切,目前,水力压裂改造措施是国内外煤层气井增产的主要手段。煤层割理和天然裂缝系统发育,应力敏感性强,因此,煤层的压裂与常规油气藏压裂相比滤失量更大,滤失机理更为复杂,形成长缝更加困难。此外,压裂液大量进入煤层中的割理和天然裂缝系统,容易造成储层造成污染、砂堵等现象。因此,降低滤失不仅有利于提高压裂液效率,减少压裂液用量,使裂缝具有较高的导流能力,还可以减少压裂液在油气层的滞留,降低压裂液对油气层的损害。鉴于此,压裂液滤失对煤层气压裂的负面影响不容小视,降低压裂液滤失迫在眉睫。目前,控制煤层气压裂滤失的有效措施主要有:粉砂降滤;在煤层压裂中使用泡沫压裂液;采用合理的施工排量。     

无限导流垂直裂缝井试井分析研究

水力压裂是进行人工增产,实现经济开发的一项重要措施,试井分析作为油藏动态描述的一种手段在压裂设计和分析中发挥了重要作用.本文对水力压裂无限导流垂直裂缝井试井分析研究现状及试井理论模型作了简单的介绍,分析了不同的流动阶段特征以及试井理论曲线特征.     

微地震法压裂裂缝实时监测技术在A1井的应用

为获得压裂时人工裂缝的走向、产状、尺寸等参数,搞清裂缝宽度和加入压裂砂的波及范围,评价压裂效果,在w气田A 1井开展了微地震法压裂裂缝实时监测。结合施工井储层的地质特征,对比分析了微地震监测得到的裂缝参数,得出的监测数据可靠,储层改造规模合理。     

高压水力压裂技术在突出煤层井下应用分析

针对平顶山矿区单一低渗透突出煤层透气性差、钻孔瓦斯抽放难的特性，研究分析了井下高压水力压裂钻孔壁四周应力分布、裂缝启裂机理。在压裂过程中，结合井下特殊生产环境的要求，优化设计清水重复压裂施工工艺，有效改善了压裂目标层的透气性能，使其钻孔瓦斯抽放流量成倍增加，增透效果明显。     

综采工作面主回撤巷道水力压裂质量技术研究

为了解决坚硬顶板给矿上开采带来的一系列问题,本文利用数值模拟软件对不同水平应力大小的模型进行研究和分析,得到了水力压裂裂缝扩展的部分规律,并通过模拟水力压裂卸压前后的煤层垂直应力的变化情况和垛式液压支架的支架阻力变化规律,为矿山的坚硬顶板引起的冲击地压等问题做出了一定的解决方案,并为瓦斯抽采不充分引起的瓦斯问题提供了解决方案。     

致密砂岩储层压裂裂缝扩展形态试验研究

为研究致密砂岩储层水力压裂裂缝扩展形态及空间展布规律,利用真三轴水力压裂模拟实验系统,分析了水平应力差、压裂液黏度以及排量对复杂缝网形成规律的影响。研究结果表明:低水平应力差(3 MPa)下,水力裂缝更容易发生转向,趋向于沿着相对薄弱的天然裂缝和层理面延伸,使得裂缝趋于复杂,有利于致密砂岩储层形成复杂的裂缝网络;在水力裂缝扩展中,低黏度压裂液能充分保证滤失,在裂缝中流动摩阻小,有利于裂缝尖端的破裂,而且形成复杂缝网;压裂液泵注排量越大,破裂压力越大,裂缝越容易多处起裂,使得压裂裂缝形态趋于复杂。研究结果为致密砂岩储层现场压裂施工提供参考。     

油管拖动水力喷射压裂在车排子油田的应用分析

针对车排子井区特低渗、严重非均质性的层特性,使用普通分层压裂效果差的问题。开展了该区块油管拖动水力喷射压裂,结合微地震裂缝监测,压裂层发育形成三条高角度裂缝,渗流阻力下降率为2.63-2.72倍;日产液增加11.92t/d;微地震监测评价认为本次油管拖动水力喷射压裂效果比较明显。车302井区的成功经验表明油管拖动水力喷射压裂针对岩体区域裂缝发育,具有严重非均质性的特低渗储层的压裂具有较好的适用性。     

注采井网大斜度井压裂裂缝优化研究及应用

水力压裂裂缝具有一定的方向性,对于注水开发的低渗透油田,如果裂缝方向与水驱方向垂直则有利于提高水驱效率,反之如果裂缝方向与水驱方向一致,水力压裂裂缝较长的话会降低水驱效率,甚至会导致注水过早的沿某一方向单向突进,出现水淹。因此对于大斜度井分段压裂,每段水力裂缝的参数的选择应与裂缝方位、注水井方位相结合。本文主要通过数值模拟方法,研究在不同裂缝方位下,不同裂缝穿透比对产量及采收率的影响,为实际油田大斜度井分段压裂裂缝参数设计提供依据。