高能气体压裂流体漏失量的计算

在考虑流体渗流时的惯性力和粘性阻力损失的情况下 ,推出了高能气体压裂过程中流体渗流的偏微分方程和漏失量的计算公式 ,并对高能气体压裂形成的多裂缝体系进行了数值模拟 ,计算出了高能气体压裂过程中流体通过裂缝壁的漏失量 ,这对有效计算裂缝体积、评价压裂效果和压裂设计是非常重要的。     

高能气体压裂瞬态压力耦合分析

高能气体压裂的瞬态压力分析是压裂设计、优化和控制的基础.本文提出了一个高能气体压裂瞬态压力分析模型,包括火药燃烧、压井液体运动、井筒流体通过射孔孔眼的泄流和裂缝中流体流动等分析内容.由于高能气体压裂工作介质的气——液混合流体的可压缩性,以上各项分析严重耦合.采用合适的数值计算模式,可以计算出瞬态压力的每一过程.计算实例结果表明.与实测结果吻合较好.根据这个压力分析模型,综合考虑装药参数、射孔参数、地层参数、压井参数等对施工结果的影响,能预测高能气体压裂的压力变化过程和裂缝范围,实现对高能气体压裂的优化和控制.     

裂缝非达西渗流对气井水力压裂设计的影响

水力压裂技术是低渗透致密气藏增产的主要手段。在水力压裂裂缝中,气体在裂缝内高速流动产生的非达西渗流使裂缝的有效导流能力和裂缝长度大大减小,从而影响了水力压裂井的产能。在考虑气体非达西渗流的基础上,建立了非达西渗流条件下裂缝有效渗透率和裂缝参数的计算方法,研究了非达西渗流对水力压裂设计参数(裂缝长度、宽度)和产能的影响。结果表明,考虑非达西渗流时的水力压裂必须设计比达西渗流条件下更短和更宽的裂缝;由于裂缝非达西渗流的存在,气井的产能也有较大幅度的降低。考虑非达西渗流进行水力压裂设计和计算时,不能直接用流体在多孔介质或裂缝中的真实渗透率来计算水力压裂气井的产量,而必须用非达西有效渗透率。     

煤储层高能气体加载压裂下裂缝扩展研究

针对我国煤储层的"三低"特性及水力压裂过程中所产生压降损耗过快及成本较高的难题,开展煤储层的高能气体压裂下的裂缝扩展研究。研究表明:高能气体压裂可在煤储层中产生以3~8为主体的裂缝网络体系,且裂缝方位不受地应力的控制,只与压裂药燃烧释放能量的方位有关,与最大能量释放的角度基本一致。这对煤层气储层的压裂开发以促进其解吸、扩散、渗流过程提供了新的研究思路。     

高能气体压裂技术研究与应用

阐述了水力压裂、高能气体压裂与爆炸压裂技术的不同；详细介绍了高能气体压裂增产增注机理，高能气体在压裂过程中的机械作用、脉冲冲击波作用、热效应和化学作用以及高能气体压裂技术的施工工艺。并对辽河油田进行的７０口高能气体压裂暗增注情况进行了比较和分析。认为高能气体压裂适用于中、高渗透污染油藏，比较适用于中低渗透裂缝较发育的灰岩、砂岩油藏，而对于花岗岩等致密、坚硬型油藏或泥质过多的油藏不太适用。     

气井压裂裂缝参数优化设计

低渗透气藏渗透率低，渗流阻力大，往往须通过压裂改造才能获得工业气流，而合理的裂缝参数是水力压裂取得良好效果的关键。从气体在低渗透气藏中的渗流机理研究入手，考虑了气体非达西渗流对产量的影响，建立了气井压裂产量预测模型，在裂缝导流能力的计算中考虑了裂缝的失效性。对现场实例进行了模拟计算，以压裂改造后的采出程度为目标进行了裂缝参数优化设计，并分析了渗透率各向异性对产气量的影响。研究结果表明，渗透率各向异性越强，产气量增加幅度越小；优化的裂缝导流能力为30～40μm^2·cm，缝长比为0．25—0．3。     

高能气体压裂试验效果分析

本阐述了高能气体压裂的原理，通过5口井的试验对比，分析了试验井的效果和用高能气体发生器压裂对套管及水泥环的影响，试验结果表明，用高能气体发生器压裂对解除近井地带污染，改善油层渗流条件有明显效果。     

低渗气藏水平井压裂裂缝参数优化

针对低渗气藏水平井压裂产能预测和裂缝参数优化存在的主要问题，采用数值模拟的方法，从气体在低渗气藏中的渗流机理研究入手，同时考虑了气体非达西渗流对产量的影响，建立了低渗气藏水平井压裂产量预测的非达西渗流模型，利用该模型编制了低渗气藏水平井压裂产量预测及裂缝参数优化软件，并对现场实例进行了模拟优化计算，研究了裂缝条数、裂缝导流能力和裂缝长度等参数对水平井压裂产量的影响，并通过结果分析对这些参数进行了优化，得到了影响水平井产能的主要裂缝参数等。     

ГОС高能气体压裂技术在油田开发中的应用

ГОС高能气体压裂是用火箭推进剂作燃烧剂，与其它高能气体压裂相比，其突出特点是燃烧速度可得到有效控制，升压时间增长，产生的裂缝长而宽。简要介绍了高能气体压裂的基本原理和裂缝计算公式。现场试验表明，ГОС高能气体压裂方法具有适用范围广泛，施工成本低，增产效果显著等特点。     

筛管完井高能气体压裂模拟实验研究

筛管完井高能气体压裂技术是筛管完井油气储层增产的重要手段,进行筛管完井高能气体压裂模拟实验对于探究其增产机理、压裂前后筛管防砂性能变化规律和优化施工工艺具有重要意义。本文充分考虑筛管完井高能气体冲击破岩过程中的瞬态性和复杂性,利用施加围压的水泥靶来模拟筛管完井固体火药高能气体压裂过程,探究裂缝形态及整个压裂过程对筛管防砂性能的影响。研究结果表明:筛管完井固体火药高能气体压裂技术可在地层中产生2~4条经向裂缝;压裂后筛管防砂性能略有下降,旧筛管与新筛管防砂性能相比显著下降,但对后续生产无影响;裂缝条数和筛管防砂性能下降程度与峰值压力和升压速率有关,峰值压力越大,裂缝条数越多。该研究成果对于筛管完井高能气体压裂现场施工具有一定的指导意义。     

爆燃压裂油井产能计算模型与增产效果分析

为了进一步提高爆燃压裂工艺设计与效果预测水平及工程应用效果,基于爆燃压裂原理和油藏渗流理论,利用保角变换方法,建立了爆燃压裂油井产能计算模型(包括流体从油藏边界渗流到爆燃裂缝的渗流外阻模型,和流体在裂缝中渗流入井的渗流内阻模型)并编制了计算软件。以低渗油藏油井F31-10井为例,计算、分析了油藏参数和爆燃裂缝参数对爆燃压裂油井增产效果的影响规律。研究结果表明:爆燃裂缝长度、裂缝数量和爆燃裂缝导流能力对油井增产效果有影响,影响程度由大到小依次是爆燃裂缝长度、裂缝数量和爆燃裂缝导流能力;在爆燃裂缝长度和裂缝数量一定的条件下,存在一个最佳的爆燃裂缝导流能力;爆燃压裂后油井增产倍数为1.365~2.115,且增加爆燃裂缝长度和爆燃裂缝数量比增加爆燃裂缝无因次导流能力对增产更有利。      

复合压裂技术

复合压裂技术是将高能气体压裂和水力压裂相结合的一种新型增产增注技术。文中通过对复合压裂的技术特点和增产机理的分析，讨论了各自的优点，有效地降低了地层的破裂压力，增加了裂缝的渗流面积。根据复合压裂工艺的设计原则，研究了压裂施工中影响施工质量和压裂效果的几个关键因素(压力上升时间、压力峰值和压力持续时间)。     

安塞油田长6低渗透油藏重复压裂机理与效果分析

采用理论与实际相结合的思路,建立了重复压裂弹性变形方程以及裂缝扩展判据和裂缝流量公式。采用应变能强度作为判据,可以计算出压裂裂缝的扩展方向。裂缝的转向半径随着压裂液视粘度的上升而增大。根据低渗透油藏的生产特点和人工裂缝的渗流特征建立的油藏与裂缝渗流的数学模型可计算重复压裂后流体的采出(注入)量。进行了裂缝导流能力试验,研究了裂缝参数对重复压裂后的动态影响。重复压裂要取得理想的增产效果,一靠尽可能延长支撑缝长,增大泄油面积;二靠增大导流能力。大型重复压裂就是采用大砂量、大排量进行压裂,增大裂缝长度,采用高强度的支撑剂增大了压裂后油层的导流能力。对安塞油田长6层地质特征进行的重复水力压裂作了效果分析。     

压裂井组非线性渗流模型求解

精细描述低渗透油藏中流体流速与与压力梯度的非线性关系,是准确计算低渗透油藏压裂井组产量的基础。为此,在描述低渗透油藏非线性渗流特征的基础上,建立了低渗透油藏和压裂裂缝耦合的非线性数学模型,该模型根据渗流特征将渗流过程分为非线性渗流阶段和拟线性渗流阶段进行计算。利用Taylor展开对非线性数学模型进行线性化处理,建立了有限差分方程组,并编制了计算机求解程序。算例分析表明:采用非线性数学模型计算出的地层中压力和饱和度的分布符合地层实际情况;五点法井网压裂井组注水井的裂缝导流能力会随着裂缝闭合而降低,注水效果变差,导致油井产量降低。研究结果表明,低渗透油藏和压裂裂缝耦合的非线性数学模型可以较准确地描述低渗透油藏中流体流速与压力梯度的非线性关系,为准确计算低渗透油藏压裂井组产量奠定基础,为低渗透油藏注水开发提供指导。      

裂缝性地层钻井液漏失动力学模拟及规律

井漏是裂缝性地层钻井过程中较为常见的井下复杂情况之一,为从本质上认识漏失的发生机理,以流体动力学为基础,将钻井液看作宾汉流体,裂缝看作是表面粗糙、指数变形、存在倾角的二维单条裂缝,建立了宾汉流体在二维粗糙裂缝内漏失控制方程。运用有限单元法对漏失控制方程进行了求解,基于所建立的模型分析二维粗糙裂缝中钻井液的漏失规律。研究结果表明:裂缝越光滑,漏失速率与累积漏失量越大;裂缝倾角对漏失速率影响较小,对累积漏失量有一定的影响;裂缝面积越大,漏失速率与累积漏失量越大;裂缝长度越小,漏失速率与累积漏失量越大;裂缝宽度越大,漏失速率与累积漏失量越大;井底压差越大,漏失速率与累积漏失量增加明显;流体动切力对漏失速率影响不大,对累积漏失量有一定的影响;塑性黏度越小,漏失速率与累积漏失量越大。     

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。     

一种预测压裂水平井生产动态的新方法

结合压裂水平井裂缝形态和生产过程中的渗流机理，应用复位势理论和势叠加原理等基本渗流理论，推导出了均质矩形油藏中，压裂水平井的生产动态预测公式。在推导过程中，考虑了不同裂缝之间的干扰以及流体在水平井筒中流动时产生的压降对产量的影响。最后，对大庆树平1井进行了模拟，证明了该方法的正确性。     

浅谈高能气体压裂与水力压裂联作技术

水力压裂与高能气体压裂技术,已在油气田增产措施中得到广泛应用,但水力压裂与高能气体压裂联作技术应用较少。文中对水力压裂和高能气体压裂的造缝机理和渗流规律进行分析,提出了将两种技术进行联合作业的可能性探讨;并通过安塞油田１１口井应用,均见到效果。     

水力压裂裂缝三维扩展ABAQUS数值模拟研究

油井岩石的水压致裂过程是多孔介质下的流固耦合过程。建立了水力压裂流体渗流连续性方程与岩石变形应力平衡方程,引入了二次正应力裂纹起裂及临界能量释放率裂缝延伸准则,考虑流体在裂缝面横向、纵向流动,采用有限元计算软件ABAQUS中的Soil模块模拟岩石水力压裂的三维复合裂缝起裂与扩展。通过其黏结单元设定裂缝延伸方向,编写用户子程序并嵌入ABAQUS主程序中,以确定初始地应力场、渗流场、随深度变化的孔隙度及随时间变化的滤失系数。从数值模拟结果可以得到水力压裂泵注不同时刻裂缝几何形态、缝内压力分布、岩石变形及其应力分布、孔隙压力分布、压裂液滤失量以及压裂液流体特性、排量、上下隔层应力差、滤失系数等参数对裂缝几何尺寸的影响。     

ГOC高能气体压裂技术在油田开发中的应用

ГOC高能气体压裂是用火箭推进剂作燃烧剂，与其它高能气体压裂相比，其突出特点是燃烧速度可得到有效控制，升压时间增长，产生的裂缝长而宽。简要介绍了高能气体压裂的基本原理和裂缝计算公式。现场试验表明，ГOC高能气体压裂方法具有适用范围广泛，施工成本低，增产效果显著等特点。