苏北盆地桥河口油田阜二段第三砂层组裂缝参数模拟计算

低渗透油气藏中的储层裂缝不仅为油气储集提供了空间,而且是油气渗流的重要通道,目前对裂缝的研究多限于定性描述。准确计算裂缝的开度、密度、孔隙度和渗透率等参数是裂缝定量研究的主要内容,也为油气田开发奠定基础。基于岩石破裂准则,建立了苏北盆地桥河口油田阜二段第三砂层组造缝时期古地应力和现今地应力与裂缝参数之间的关系,通过构造解析确定了造缝时期古地应力的性质和方向,用声速法、水力压裂法和声发射法计算了现今地应力的方向和大小,将古今地应力场的数值模拟结果代入裂缝参数计算模型中,模拟计算了桥河口油田阜二段第三砂层组裂缝的开度、密度、孔隙度和渗透率。靠近主断层的构造高部位裂缝发育程度较高,不同方向裂缝渗透率的差异反映了裂缝自身的方向性,岩心统计和测井解释验证了模拟计算结果的可靠性。     

金湖凹陷卞东油田灰岩-砂岩混积岩储层应力场模拟及裂缝预测研究

金湖凹陷卞东油田阜二段储层为湖相灰岩与砂岩混杂沉积的特殊油气储层,该类储层为孔隙与裂缝双重介质储层,裂缝预测研究难度较大。通过应力场模拟来实现该类混积储层的裂缝预测。利用岩心声速法、压裂资料法、声发射法确定了研究区目的层地应力的方向和大小,选择适合目的层的力学参数,通过ANASYS软件实现地应力场模拟,研究区现今地应力场模拟结果显示,卞东油田地应力场中岩石三面受压。在研究区地应力场数值模拟基础上,利用应力场模拟结果参与裂缝参数计算,定量预测现今裂缝参数的空间分布。由于研究区为挤压应力环境的现今应力场,难于产生裂缝,所以研究区储层内发育的裂缝为地质历史时期产生的。古、今裂缝的线密度相同,但开度相差较大,现今裂缝比古裂缝开度要小。裂缝预测检验说明在湖相灰岩与砂岩混积岩储层中利用构造应力场数值模拟来定量表征裂缝具有较好的效果。     

库车坳陷克深三维区现今地应力场及储层裂缝数值模拟

利用ANSYS有限元分析软件,在建立力学模型的基础上,以井点现今地应力值为约束,进行了克深三维区现今地应力场的数值模拟,建立了地应力与储层构造裂缝参数的定量关系模型,并结合古今应力场对储层构造裂缝参数进行了定量预测.数值模拟结果表明:构造高部位、断层带是地应力的低值区和裂缝的发育区;随深度增加,现今地应力值逐渐增大,而储层裂缝发育程度逐渐降低;现今地应力场和储层裂缝参数的数值模拟结果与测井解释结果基本吻合,能够反映现今地应力场及储层裂缝分布规律.     

塔河油田靶向压裂预制缝转向技术模拟研究

塔河油田超深油气资源主要储存于碳酸盐岩天然裂缝、孔洞中,应用预制缝靶向压裂技术可以控制裂缝转向,提高油气产量。采用修正降阻比法计算管柱沿程摩阻,结合裂缝不稳定渗流理论计算缝内压力变化,利用位移不连续法计算裂缝转向距离,建立了裂缝扩展一体化模型。计算分析了缝洞型碳酸盐岩含有预制缝的靶向压裂裂缝扩展方向角度和扩展延伸长度等参数,并将施工参数与压裂裂缝转向距离进行关联,采用有限元法及物理模拟试验进行准确性验证。研究结果表明,压裂液黏度、预制缝角度、地应力差和地层岩石弹性模量等参数与压裂裂缝转向距离呈负相关关系;预制缝长度与裂缝转向距离呈正相关关系;施工排量需要优选,才能得到最优转向距离。靶向压裂预制缝转向技术的模拟研究结果,为塔河油田超深碳酸盐岩储层缝洞储集体的高效开发提供了理论指导和数据支持。      

东营凹陷陆相页岩油CO2增能压裂裂缝形态研究

CO₂增能压裂改造效果与生产效果评价受压裂裂缝分布的影响。为明确东营凹陷陆相页岩油CO₂压裂造缝机理，通过试验确定了CO₂浸泡下岩体破裂压力、天然裂缝剪切/张开应力和地应力随时间的变化；在此基础上，考虑CO₂浸泡下的岩石应力参数，采用Pen-Robinson方程刻画CO₂物性参数变化，结合试验和数模方法，形成了基于节点连接方法的CO₂增能压裂裂缝扩展模拟方法，并对东营凹陷某油井进行了实例分析。研究结果表明，CO₂比例对分支缝密度的影响较大，当CO₂比例由0.1增加至0.3时，分支缝密度增加117%；应力差主要影响缝长及分支缝密度，水平应力差由5 MPa增至30 MPa时，缝长度增加了52%，分支缝密度下降了13.85%。裂缝形态模拟结果与实际监测结果具有较好的一致性，研究结果可以为陆相页岩油压裂方案的制定提供理论参考。     

天然裂缝影响下的复杂压裂裂缝网络模拟

水力压裂缝与页岩储层中的天然裂缝沟通后,多因素影响下的起裂与延伸变化规律将决定裂缝网络的几何尺寸及复杂程度。根据断裂力学基础理论,引入裂缝起裂与延伸判定准则来研究裂缝延伸过程中角度变化趋势及延伸压力影响因素。在此基础上建立页岩气压裂复杂裂缝数学模型,分析不同岩石力学参数、地应力分布、裂缝物性参数以及施工参数对裂缝网络形态的影响。求解过程中以等压力梯度值划分裂缝延伸方向上的计算节点,能在迭代拟合流量分布之前显式求解裂缝几何参数,加快求解速度;将起裂与延伸准则作为分支缝扩展依据,能避免常规拟三维裂缝模拟中对缝长延伸的拟合,减少迭代次数。模拟结果表明,优选天然裂缝发育、地应力差较小的储层是形成缝网的充分条件;通过暂堵、转向等方式保持较高的缝内压力有利于分支缝以较大的曲率半径延伸更远的距离,扩大增产作用区域;模拟得到的缝网形态能够与现场微地震测试数据点的存在范围、分布密度实现较好地吻合,佐证了上述模型的准确性。     

沁水盆地南部山西组致密砂岩古构造应力场模拟及裂缝预测

以沁水盆地南部地区山西组为例,系统研究了煤系致密砂岩的裂缝发育特征,并对其古构造应力场进行了模拟,在此基础上,对裂缝发育区进行了预测。研究结果表明,山西组致密砂岩中发育不同级序的裂缝,主要为构造缝,其含量大于90%。构造缝主要为张性缝、剪切缝及挤压缝;非构造缝主要为溶蚀缝。目的层致密砂岩的裂缝充填类型主要为未充填及半充填,裂缝的有效性好。利用三维有限元法对山西组Ⅱ砂组进行了精细地质建模及古构造应力场模拟,恢复了目的层在喜马拉雅期最大一幕挤压应力环境下的古地应力场。考虑到目的层主要发育张性缝和剪切缝,同时还含少量挤压缝,构建了综合破裂率参数来定量预测裂缝的发育程度,预测结果与实际地质情况吻合较好。该方法可以实现复杂构造区致密气储层裂缝甜点的有效预测。     

富台潜山凤山组现今地应力场数值模拟及 有效裂缝分布预测

为明确富台潜山凤山组现今地应力特征,根据钻井诱导缝走向及井壁崩落方向对其现今地应力方向进行判断,并通过测井资料及经验公式计算得出关键井现今地应力。通过确定岩石力学参数并建立有限元模型,以关键井地应力为约束条件,对研究区凤山组现今地应力场进行数值模拟,分析现今地应力场对裂缝有效性的影响,进而预测有效裂缝分布。研究结果表明,富台潜山凤山组水平最大主应力为90.6~181 MPa,为北东东—南西西方向;水平最小主应力为61.9~110 MPa,为北北西—南南东方向。断裂带为应力低值区,东、西两侧低洼地带为应力高值区,背斜核部为应力分布稳定区,背斜两翼存在应力变化梯度带。北东东—南西西方向为研究区凤山组有效裂缝优势走向,有效裂缝发育最有利地区为背斜核部,其次为背斜两翼,东、西两侧低洼地带则不利于有效裂缝的保存。     

地应力与构造裂缝参数间的定量关系

根据裂缝形成的微观原理,选用库伦-莫尔准则及格里菲斯准则作为岩石剪性及张性破裂判断依据,以岩石力学和断裂力学中应变能及表面能理论为基础,借助于表征单元体及裂缝平板渗流模型分别研究了三向挤压应力状态及有张应力存在情况下地应力与构造裂缝参数之间的定量关系并给出计算模型。使用该模型能够计算裂缝密度、开度、孔隙度、渗透率等参数,在渗透率的计算中体现了矢量参数的方向性差异。地应力与构造裂缝参数计算模型适用于砂岩、碳酸盐岩、火成岩等多种脆弹性岩层,与地应力场数值模拟相结合能够有效地进行储层裂缝的定量表征及裂缝参数的定量预测。     

闵4断块古近系阜宁组二段火山岩储集层裂缝研究

受构造应力场及岩石物性的影响与控制,火山岩储集层中裂缝最为发育。结合岩心裂缝描述,采用构造应力场数值模拟方法,预测了闵桥油田闵4断块阜二段火山岩储集层的裂缝参数。阜宁晚期强烈的构造运动导致了大量断裂的产生,裂缝在断层附近最为发育,走向以近北东东向为主。现今应力对裂缝具有改造作用,现今裂缝的开度、密度、孔隙度和渗透率等参数小于相应古裂缝参数,断块内部裂缝参数小于断层附近裂缝参数。     

裂缝性储层渗透率张量定量预测方法

针对裂缝渗透率张量难以准确定量预测的问题,借助于古今岩石力学层产状的变化,预测裂缝的现今产状;以断裂力学中裂缝表面能以及岩石应变能理论为基础,预测现今裂缝的线密度;通过现今应力场数值模拟,计算三向挤压状态下裂缝的开度,进而确定现今裂缝的平行渗透率。利用裂缝的现今产状将静态坐标系与动态坐标系统一到大地坐标系中,建立了多组裂缝渗透率张量的定量预测模型,给出了渗透率主值、主值方向的计算公式,并且通过调整动态坐标系旋转角预测单元体内不同方向的渗透率。定义了表征渗透率各向异性的3个参数：裂缝渗透率极差比、渗透率突进系数和渗透率变异系数,定量评价裂缝渗透率的非均质性。以铜城断裂带东翼阜宁组二段储层为例,进行了裂缝渗透率张量预测工作。     

考虑温度影响的压后压力降落分析

给出了一种模拟温度和压力动态的数学模型和它们之间的相互干扰以及小型压裂测试中压裂液压缩性的影响。模拟结果表明,小型压裂测试阶段的裂缝温度有显著的变化,比起不可压缩压裂液,可压缩流体的压力更高,下降速度更慢。如果流体是可压缩的,则通过Nolte压力降落分析方法计算的滤失系数偏小。此外研究还表明,采用关井阶段后期压力数据计算的滤失系数误差较小。     

裂隙密度对纵波传播特性影响的实验观测

 在利用纵波对裂隙储层预测中，速度和振幅是两个不可缺少的参数，实际资料处理时更需要知道裂隙密度与速度和振幅的关系。在实验室，通过把圆薄币状填充物嵌入基质材料中的方式来模拟裂隙模型，制作了裂隙密度从0到12%的9种裂隙模型，并用四种频率的超声纵波换能器测试了平行和垂直裂隙方向上的纵波速度和透射振幅，得到了裂隙密度与纵波速度及振幅曲线。实验表明，纵波沿裂隙方向传播时，其速度随裂隙密度变化的影响不大，当裂隙密度增大到12%时，速度仅有2%的变化；纵波垂直裂隙传播时，速度比平行传播时下降一半。随着裂隙密度的增加，纵波振幅下降的趋势不但与裂隙密度有关也与频率相关。实验结果定量地给出了在裂隙介质中裂隙密度和频率对纵波参数的影响。     

EMI成像测井在川西侏罗纪储层中的应用

利用EMI成像测井资料,识别储层岩石结构中的裂缝分布状况,采用Logview软件处理后,定量计算裂缝的宽度、密度、长度及视孔隙度等参数.在川西侏罗纪砂泥岩储层中良好的应用效果,说明了EMI成像测井技术能提供详细的储层信息,可直接用于计算裂缝和地应力参数,还可以通过多井评价进行地层构造特征和沉积环境研究,在油气田勘探开发中有着广泛应用前景.     

水力射孔参数对油水井压裂影响的数值试验

利用RFPA(Rock Fracture Process Analysis)软件,数值计算了不同水力射孔参数及地应力等条件下的孔眼直径、射孔深度、射孔孔眼轴线与最大水平应力夹角、压裂液加载速度、模型尺寸、地层起裂压力以及裂缝二维扩展情况,计算过程中模拟的岩样物性基本保持不变。计算结果发现,增加射孔直径、深度可以显著降低起裂压力;沿最大水平应力方向射孔起裂压力最低;存在一个最优的压裂液加载速度。这些计算结果可为油水井的压裂设计提供参考。     

螺旋射孔对水平缝水力压裂过程影响的数值模拟

以非线性流固耦合方程为基础建立了射孔油井和地层的水力压裂三维计算模型,并模拟、讨论了常用螺旋射孔相位角对水平裂缝压裂的影响。数值模拟结果表明,在地应力方向不确切的情况下,采用螺旋射孔是一种有效降低裂缝起裂压力的技术措施。在裂缝扩展过程中,每个射孔都可能形成一条裂缝,但由于相邻射孔之间的距离很近,在井筒附近各条裂缝相互干扰严重,各条裂缝的形态差异很大;伴随着岩石破碎,各个射孔形成的裂缝相互贯通,逐渐融合成一条主裂缝。螺旋射孔对压裂的延伸压力和裂缝形态有相当程度的影响。     

卞杨地区阜二段裂缝分布特征研究

经过岩心裂缝观测,获得了卞杨地区阜二段储层裂缝的性质、充填、开度、密度、走向、倾角等裂缝参数。采用莫尔-库仑准则和格里菲斯准则相结合的方法建立了物理模型,按照能量守恒原理建立了应力和应变的数学关系,根据前人古应力场、现今应力场研究成果,数值模拟了卞东区块阜二段、杨家坝区块阜二段储层裂缝的开度、密度、孔隙度和渗透率。对比认为,研究结果可靠。     

正交偶极声波测井在鄂尔多斯盆地变质岩储层中的应用

结合电成像资料深入研究正交偶极声波资料在鄂尔多斯盆地变质岩裂缝发育井段的特征,分析了由于快慢横波分离指示的各向异性在致密地层和裂缝发育地层不同的应用效果.确定了鄂尔多斯盆地变质岩裂缝性含气层的纵横波速度比小于1.65,并认定其岩性以轻变质碎屑岩为主;利用斯通利里波反射系数结合声波波形变密度图像来评价裂缝和裂缝开度;利用纵波、横波、斯通利波的能量判断裂缝发育带;分析出地层裂缝系统的走向为东西向.解决了变质岩裂缝性储层评价及流体识别的技术难题,取得了较明显的效果.试气发现了气层.此外,利用此声波测井资料计算的岩石力学参数为合理选择钻井泥浆比重,判别井眼垮塌层段提供了依据.     

���ݱ�Ԫ�������1�����ѷ�Ԥ��

从宝元构造现今构造形迹特征入手，利用有限元数值分析技术，模拟了嘉五1储层段的古构造应力场（应力的大小、方向、性质及应力分布等值线图）；然后以岩石破裂强度理论为依据，结合岩石的实际力学性质参数，计算了嘉五1层岩体的破裂接近程度；以此为依据，对嘉五1储层段裂缝的发育程度、类型及方位分别进行了预测。结果表明：嘉五1层裂缝较发育，主要发育在宝元构造高点部位及其附近地区；储层岩体在两期构造应力场作用下共形成了二期5组裂缝；裂缝类型以早、晚高角度共轭剪切缝和张性缝为主；晚期裂缝较早期发育；裂缝的主要延伸方向以北西—南东向为主。根据上述预测结果部署了1口水平井（宝平1井），根据测井解释结果，结合气测、钻时资料分析得出的裂缝实际方位、发育位置等结果与预测完全相符。