潜山裂缝型油气藏综合描述方法

裂缝型古潜山油气藏的勘探重点之一是裂缝发育区域的预测。本文致力于提供一种裂缝属性的综合分析流程,通过纵波数据方位裂缝检测技术、相对纵波阻抗反演数据裂缝检测技术进行裂缝多属性反演,分析裂缝分布方位及裂缝分布密度,然后引入裂缝正演模拟,与反演得到的裂缝属性进行对比,可得到不同区域裂缝分布的主控因素,最终实现对裂缝属性的综合分析。通过实际应用,最终得到了D区块裂缝密度、裂缝方位预测结果,同时利用正演模拟方法了解了不同裂缝分布区域中裂缝的主控因素。     

储层改造中人工裂缝穿过天然裂缝的判别机理

在进行水力压裂这类储层改造时,为了对人工裂缝是否穿过天然裂缝进行准确判别,通过对人工裂缝遭遇天然裂缝时的应力场分析,建立了人工裂缝穿过天然裂缝的判断准则。基于大庆某区块储层实际参数,利用ABAQUS软件进行模拟,模拟结果表明:最大主应力方向与人工裂缝方向垂直时,要想使人工裂缝遭遇天然裂缝时穿过天然裂缝,逼近角的范围必须在5°~30°之间;当最大主应力与人工裂缝方向一致时,要想使人工裂缝遭遇天然裂缝时穿过天然裂缝,逼近角的范围必须在60°~90°之间;当人工裂缝与天然裂缝垂直时,要想使人工裂缝遭遇天然裂缝时穿过天然裂缝,水平主应力比值必须大于0.75。模拟结果与理论推导结果一致。     

一种页岩体积压裂复杂裂缝的量化表征

基于典型页岩压裂复杂裂缝分布形态,在考虑裂缝复杂程度、裂缝分布和裂缝对产量贡献的基础上,建立了复杂裂缝表征方法,提出了裂缝潜能指数的概念,作为定量对比复杂裂缝优劣的参数之一。使用上述裂缝表征方法计算裂缝在距离改造点不同位置处的分布密度,以判断裂缝系统的增产有效性。根据4种典型裂缝分布形态的表征结果,相对于裂缝分布曲线先缓慢上升后急剧增加的内疏外密裂缝系统,分布曲线先急剧增加后缓慢上升的内密外疏的裂缝增产效果更好。开展了页岩水力压裂物理模拟实验,进行了裂缝形态表征对比。结果表明,与高水平地应力差条件相比,低水平地应力差下形成的裂缝网络的潜能指数和单位复杂程度对应的潜能都明显较大,说明低水平地应力差下的裂缝网络具有较大的提高产量潜力。研究结果显示,建立的裂缝表征方法综合体现了裂缝复杂程度、裂缝分布特征和裂缝对产量的贡献,可用于评价和描述页岩压裂复杂裂缝的增产有效性。     

水平井压裂裂缝局部应力场扰动规律

压裂裂缝形成复杂裂缝网络是非常规储层改造成功的关键,而裂缝的起裂和扩展又受控于地层中应力场的分布,所以研究水平井压裂裂缝局部应力场的扰动规律十分必要。为此,建立水平井井筒集中应力与裂缝诱导应力叠加的水平井压裂裂缝局部应力场计算模型,利用有限元数值分析软件Comsol Multiphysic,模拟分析裂缝净压力、裂缝长度、裂缝条数和裂缝间距对水平井压裂裂缝局部应力场的扰动情况,并揭示各影响因素对应力场的扰动规律。结果表明,水平井压裂裂缝对最小水平主应力的扰动程度更为显著,其中裂缝净压力和裂缝条数与局部应力场的应力扰动幅度呈正相关关系,裂缝长度的增加会引起应力扰动距离的增大,而裂缝间距的增加则会使裂缝间应力扰动程度降低。     

裂缝性地层钻井液漏失模型及漏失规律

针对裂缝性地层钻井作业时的钻井液漏失问题,采用幂律模式钻井液,将地层中裂缝看作任意倾角、可变形、裂缝面粗糙且存在滤失的二维单条裂缝模型,引入裂缝力学开度和裂缝迂曲度参数表征裂缝面粗糙度对钻井液漏失规律的影响,推导了钻井液漏失模型,并基于该模型分析了钻井液漏失规律。研究结果表明,幂律模式钻井液的剪切稀释性会造成漏失初始阶段漏失速率的升高;钻井液漏失速率随裂缝迂曲度变大而减小,随着裂缝开度增加裂缝迂曲度对钻井液漏失速率的影响降低;初始裂缝开度、裂缝倾角、裂缝面积、裂缝长度越大,钻井液漏失速率越大;矩形裂缝的钻井液漏失速率低于正方形裂缝;裂缝面滤失综合系数越大,钻井液漏失速率越高;井眼与裂缝相交于裂缝中心位置时钻井液漏失速率最高;随着井底压差增大,钻井液漏失速率明显升高;裂缝法向刚度越高,钻井液漏失速率越小。     

页岩压裂裂缝网络预测方法及其应用

页岩储层天然裂缝发育,加上水力压裂所形成的复杂裂缝网络,可以为油气流动提供有效通道,然而复杂裂缝网络扩展对压裂裂缝识别与优化设计也提出了新的技术挑战。为此,综合考虑天然裂缝与水力裂缝相互作用、缝间"应力阴影"等影响,应用流体力学与断裂力学理论,建立了裂缝网络扩展模型(FNPM),实现了不同力学参数、不同天然裂缝等条件下裂缝扩展方位、几何尺寸、支撑裂缝面积等多指标预测。理论模拟和现场实例应用结果表明:①改造裂缝网络扩展受控因素多,地应力差、簇间距及净压力等参数决定了"应力阴影"效应的强弱,天然裂缝与水力裂缝之间的相互作用机理决定了改造裂缝网络的复杂程度;②地应力差相同时,簇间距越小,"应力阴影"效应越强,水力裂缝扩展偏离主应力方向,裂缝宽度减小,不利于加砂;③天然裂缝内摩擦系数、天然裂缝与水力裂缝夹角越小,净压力越高,天然裂缝越容易开启或剪切,增加了改造裂缝的复杂性;④裂缝扩展方向、裂缝长度二者预测具有较好的一致性,但受天然裂缝发育差异的影响,局部压裂段有一定的差异性。所提出的裂缝预测方法为页岩改造裂缝识别与后期压裂设计提供了技术支撑。     

川东北元坝地区长兴组礁滩相储层裂缝特征及主控因素

四川盆地东北部元坝地区是我国天然气勘探开发的重要区域。该区长兴组礁滩相储层天然裂缝普遍发育、控制因素复杂,是影响储层物性和气藏开采效果的关键因素。综合利用岩心、薄片、成像测井等资料,对该区长兴组储层天然裂缝的成因类型和发育特征进行了系统研究,在此基础上阐明了裂缝发育的主要控制因素。研究结果表明：①元坝地区长兴组礁滩相储层主要发育构造裂缝和成岩裂缝,根据力学性质构造裂缝可进一步划分为剪切裂缝和张性裂缝;成岩裂缝主要包括溶蚀裂缝、构造—溶蚀裂缝及压溶裂缝3类;②构造剪切裂缝为主要天然裂缝类型,裂缝走向以NW—SE向为主,主要为高角度裂缝和斜交裂缝,绝大多数裂缝高度小于30cm,裂缝总体有效性较好;③天然裂缝的发育主要受构造与应力、岩性、层厚和沉积微相等因素综合控制,受构造与应力影响,裂缝走向具有明显优势方位;白云岩类较灰岩类裂缝更为发育;高角度裂缝和斜交裂缝规模和发育程度受层厚控制明显;不同沉积微相中构造裂缝发育程度存在较大差异。     

裂缝性潜山气藏产能评价新方法及其应用

目前裂缝气藏产能评价方法形式复杂,矿场适用性欠佳,难以对裂缝气藏开发提供有效指导.在二维裂缝导流能力加权裂缝密度的基础上,引入裂缝倾角的影响,建立了三维加权裂缝密度;利用随机分布法生成了一系列不同加权裂缝密度的裂缝网络,并使用离散裂缝模型计算气井产能,结果表明,气藏产能与三维加权裂缝密度呈对数关系.基于此,提出了裂缝气...     

储层裂缝发育等级划分研究

为避免由非裂缝因素引起单个裂缝参数响应所导致的裂缝储层误判,综合考虑裂缝参数对裂缝发育等级划分进行研究.对裂缝分维、裂缝概率、裂缝孔隙度和次生孔隙度等4个参数进行了深入研究.给出这4个参数的计算公式,通过对比分析得出裂缝发育的分级标准,将4个参数相结合对裂缝发育程度进行等级划分.依据裂缝发育的划分标准对邛西A井致密砂岩储层裂缝参数进行评价,评价结果与成像测井识别的裂缝符合率为72％,取得了较好的效果.     

层理性页岩气储层复杂网络裂缝数值模拟研究

在考虑天然裂缝的条件下,为了更好地对层理性页岩气储层的复杂网络裂缝进行数值模拟,采用模拟非连续介质的通用离散元程序（UDEC）,基于渗流-应力耦合数值算法,建立了人工水力裂缝与天然裂缝相互作用的网络裂缝数值计算模型,并利用该模型分析了水力裂缝长度、天然裂缝倾角、内摩擦角及施工净压力对缝网扩展的影响。结果表明:水力裂缝从近井筒处裂缝尖端起裂扩展,并沿着天然裂缝的走向发生剪切破坏,且随水力裂缝长度增长,天然裂缝网络连通面积增大;天然裂缝倾角较大,形成复杂缝或网络缝的概率也相对较大;天然裂缝内摩擦角越小,天然裂缝连通面积越大,越易形成复杂网络裂缝;水平地应力差在一定范围内,净压力系数越大,裂缝的扩展形态越复杂,相邻裂缝的尖端越易连通形成网络裂缝。数值模拟研究结果可为进一步认识远井地带页岩气压裂裂缝扩展机理提供指导。      

低渗气藏压裂水平井裂缝参数优化研究与应用

压裂井的裂缝参数是决定压裂效果好坏的关键因素.文中针对低渗气藏压裂水平井裂缝参数优化问题,建立了气藏模型和裂缝模型,并依据该模型编制了裂缝参数优化设计软件,通过对现场实例进行了模拟优化计算,研究了裂缝条数、裂缝间距、裂缝长度、裂缝宽度、裂缝导流能力,以及裂缝与水平井筒的夹角对压裂水平井产能的影响.利用正交试验优选的主要裂缝参数为：裂缝间距100m,裂缝条数5,缝长比0.8,裂缝导流能力10 μm2· cm.按照优化的裂缝参数压裂施工后,平均单井产气量由裂缝参数优化前的7.48×104 m3/d上升到15.32×104 m3/d,增产效果显著.     

基于离散元数值法的页岩压裂复杂网络裂缝研究

页岩气藏天然裂缝发育,非均质性强,连续介质模型不能准确表征页岩储层特征。基于离散裂缝网络模型(DFN)和渗流-应力耦合数值算法,建立了水力压裂裂缝与天然裂缝相互作用的数值计算模型,利用该模型开展了相邻多裂缝间距、力学特性参数等对缝网扩展及连通性影响规律研究。结果表明,无论天然裂缝网络如何分布或者水力裂缝长短,次生人造水力裂缝的形成可稳定先压水力裂缝顶端天然裂缝的剪切破坏区域。水力裂缝尖端处的天然裂缝开度较大,裂缝间距越大,剪切破坏面积越大,缝距在一定范围内可实现远井带网缝贯通的可行性;内摩擦角对天然网络裂缝连通面积影响较大,较小的内摩擦角,易于形成复杂网络裂缝;不同天然裂缝倾角组合条件下复杂网络裂缝连通面积不同。研究结果可为页岩气井复杂网络裂缝形成预测提供理论依据。     

储层裂缝综合预测方法在GBEIBE油田的应用

针对储层裂缝预测这一难题,在多个裂缝性油藏裂缝研究实践的基础上,提出了基于裂缝成因解析的储层裂缝综合预测方法,即在利用岩心、成像测井等资料进行储层裂缝的构造解析、确定裂缝成因类型,有针对性地采用相应的预测方法进行裂缝预测,再把不同成因类型裂缝的预测结果有机地综合起来加以应用,其中裂缝成因解析是储层裂缝综合预测的基础。将这一方法应用到西阿拉伯油区的GBEIBE油田,该油田主要发育横张裂缝、纵张裂缝、平面共轭剪裂缝,以及与断层相关的剪裂缝,分别采用曲率法、断裂强度定量分析法和应力场反演裂缝数值模拟预测方法来预测相应裂缝的分布,预测结果在GBEIBE油田的开发应用中取得了良好的效果。     

页岩气藏网状裂缝系统的岩石断裂动力学

基于岩石断裂动力学理论,研究页岩气藏压裂网状裂缝的形成机理及天然闭合裂缝的激活机理。研究发现,水力裂缝在沟通天然裂缝后,需要在左右两端同时满足裂缝转向条件,才能形成复杂的网状裂缝,存在形成网状裂缝的最小排量(临界排量);临界排量随倾角增加而增加,倾角等于90°时,临界排量达最大值且为常数;倾角小于90°时,临界排量随裂缝与井筒夹角增加先减小后增加,垂直井筒方向的裂缝临界排量最小;天然裂缝长度越大、地层弹性模量越低需要的临界排量越高。天然裂缝面不吻合且缝面粗糙,水力裂缝开启天然裂缝后天然裂缝面上剪切应力释放使得缝面滑移,从而提高导流能力。裂缝倾角很大或很小时,对裂缝激活不利;30°～60°倾角裂缝激活效果最佳;弹性模量增加对裂缝滑移起抑制作用,泊松比变化对滑移量影响很小。     

天然裂缝对水力压裂的影响研究

从裂缝的微观延伸出发,从理论上剖析了井壁附近天然微裂缝在裂缝连接、裂缝延伸方面的作用:在水力裂缝延伸沿程的天然裂缝会改变水力裂缝的传播方向,从而使裂缝的连接性能变差,产生多条水力裂缝;在射孔边缘的天然裂缝,虽然在方位上对裂缝连接极为不利,但仍可能成为水力压裂裂缝的最初通道,直接改变裂缝的延伸方向,使得裂缝自然连接的过程变缓或失败.应对措施,一是加入细陶或微陶,封堵部分狭窄裂缝,兼降滤作用;二是在前置液中加入柴油,降低滤失;三是缩小射孔段的长度,减少裂缝的起裂点.     

裂缝性漏失的桥塞堵漏钻井液技术

利用新研制的模拟裂缝封堵装置,开展了裂缝桥塞堵漏的实验研究,对比了不同形态裂缝的堵漏效果,分析了裂缝性漏失的桥塞堵漏规律.结果表明:新研制的裂缝堵漏实验装置有更好的模拟裂缝堵漏的能力,该装置模拟的裂缝具有较长的深度,实验完成后可以打开裂缝模块,观察堵漏材料在裂缝内的封堵位置和形态,探索桥接堵漏材料封堵裂缝的机理和规律;堵漏材料在裂缝“喉部”和“腰部”形成封堵段塞是堵漏成功的标志;裂缝的长度与裂缝壁面的粗糙度对堵漏效果有较大的影响.     

水力压裂水平井产能预测数值模拟

针对水力压裂水平井分别建立了地层与裂缝内的渗流模型,并与水平井筒内的流动模型进行耦合求解,模型中考虑了油层各向异性、重力及毛管压力的影响,采用全隐式方法对模型进行求解。运用该模型分析了裂缝参数对水平井产能的影响,并对单条纵向裂缝与多条横向裂缝下的产能进行了对比。计算结果表明,针对水平井压裂形成多条横向裂缝,其裂缝条数、裂缝缝长、裂缝导流能力、裂缝间距对水平井产量有一定的影响,其中裂缝条数、裂缝缝长以及裂缝导流能力是影响产量的重要因素,而裂缝间距对产量的影响较小。压开多条横向裂缝的增产效果明显好于压开单条纵向裂缝,因此,水平井开发应采取压开多条横向裂缝的方式,以获得更高的产量。     

松辽盆地徐深气田火山岩储层裂缝测井识别与评价

目前研究裂缝的方法多采用单一方法,对裂缝宏观预测和微观刻画方面都有一定的局限性。应用岩心描述、CT图像分析、常规测井、特殊测井等综合方法对徐深气田营城组火山岩储层裂缝发育特征进行了描述,包括定性与定量识别裂缝、计算裂缝孔隙度、裂缝密度等参数、确定裂缝方向,形成一套有效储层裂缝评价标准。本区块火山岩Ⅰ类储层裂缝主要为高角度缝,裂缝的有效性好;Ⅱ类储层则以微裂缝为主,裂缝的有效性较好;裂缝方向主要为北北西向、北东向,具有多期性、条带性。火山岩储层以裂缝-孔隙型为主,孔隙型次之,孔隙-裂缝型最少,大缝大洞型储层不发育。     

基于天然裂缝网络的二维裂缝度预测技术及应用研究

简要介绍了基于天然裂缝网络的二维裂缝度预测技术的方法原理,讨论了裂缝频度、裂缝密度和裂缝度的物理意义。裂缝度与裂缝长度的分布有关,它反映了裂缝总面积所占测量总面积百分率的大小,是裂缝性油气田的优势裂缝发育带预测及储量估算的重要参数。采用二维裂缝度预测技术以及地震一地质相结合进行裂缝预测的研究思路及方法,以野外露头与钻井岩心裂缝调查所获取的深部信息为基础,通过室内数值模拟和推导,并结合实际三维地震资料,对川西HXC气田须家河组二段储层裂缝网络系统进行了预测。研究成果得到了钻井验证,指出了裂缝发育的区域。     

多条水力裂缝偏转延伸规律的影响因素

非常规油气田开发时,通常采用水平井分簇射孔分段压裂的方式,一次可以压开多条裂缝。施工过程中,新形成的裂缝延伸可能会逐渐靠近前一级所形成的裂缝,造成压裂液流道偏移,使裂缝难以有效分布开来而影响最终压裂效果。一条裂缝的存在或者延伸,对后续裂缝或者其他正在延伸的裂缝产生一定的吸引或排斥作用。文中通过有限元模拟裂缝的形成,对应力场进行了分析计算,得到了裂缝的间距和尺寸对裂缝间相互作用的影响规律。计算结果表明:当2条裂缝同步延伸时,裂缝相距越近、裂缝吸引会越强烈,反之亦然;当2条裂缝不同步延伸时,近距离时两裂缝均会偏向短裂缝那一边;新起裂的裂缝在前一级水力裂缝影响下,当二者距离较近时,前一级水力裂缝会对新裂缝产生吸引作用,当间距较远时,前一级裂缝对新裂缝产生排斥作用。通过对上述模型的计算结果分析,可以为分段压裂的多裂缝分布设计和射孔簇间距的优化设计提供指导。