致密油体积压裂缝网扩展模型建立与应用

通过体积压裂获得复杂裂缝网络系统是实现致密油有效开发的关键技术之一。传统水力裂缝几何尺寸计算模型只适用于计算单一裂缝形态,无法有效模拟复杂缝网的扩展规律及获得最终几何形态参数。在传统拟三维裂缝扩展模型的基础上,通过对不规则复杂裂缝网络进行有序化表征,建立了由主裂缝拟三维扩展模型、次生缝几何形态计算模型和压裂液滤失模型组成的缝网扩展数学模型,并开发了相应的计算程序。针对长庆油田某水平井,利用缝网扩展模型计算其缝网几何形态参数,并与微地震监测结果进行对比。结果表明：缝网扩展模型能够有效预测缝网几何形态参数,模型计算结果与微地震监测结果具有良好的一致性,对体积压裂产能计算、经济评价及压裂优化设计具有重要的现实意义。     

考虑多种因素影响支撑裂缝几何尺寸的数值模拟

使用拟三维裂缝几何形态模型,综合考虑裂缝扩展过程中支撑剂的沉降、压裂液的流变性和滤失性变化及裂缝中的温度分布,给出了裂缝几何尺寸和支撑剂在裂缝中分布的计算方法,做了实例计算,用该方法可较准确地计算支撑裂缝的几何尺寸。     

户部寨裂缝性气藏产能预测研究

针对裂缝性油气藏,借鉴试井解释的几何模式,通过单条裂缝或多条裂缝性质及其几何特征形态得到一个等效油气藏几何模型,进而把试井或者岩心分析等结果转换为一个理想化的裂缝油藏模型.户部寨气藏属于低渗、裂缝气藏,在此基础上运用Warren-Root模型进行了水力压裂后产量预测.在前人研究基础之上,进一步深化特征参数的概念.     

水力裂缝分形扩展对压裂效果的影响

为深入认识裂缝分形扩展对压裂效果的影响,研究了裂缝扩展分形性对裂缝延伸净压力及裂缝尺寸的影响规律。分析裂缝分形几何形态及其尖端应力场特征,并应用分形断裂力学理论对线性扩展净压力模型进行修正,得到了分形扩展净压力模型;在此基础上,结合力平衡模型及Sneddon最大裂缝宽度模型,建立了裂缝分形扩展与线性扩展的裂缝高度比模型和裂缝最大宽度比模型。数值分析结果表明:裂缝的分形扩展增加了裂缝高度、最大缝宽以及延伸所需的净压力;当50 m缝长处的裂缝扩展形态的分形维数由1.20增大至1.80,净压力比由1.50增大至6.30。在给定地层力学参数条件下,当分形维数由1.30增大至1.60时,20 m缝长处的裂缝高度比由1.04增大至1.11,裂缝最大宽度比由1.70增大至2.70。研究表明,分形扩展对裂缝几何尺度的影响明显,裂缝分形扩展程度越剧烈,裂缝高度和裂缝最大宽度的增量越大。      

考虑分形效应下水力压裂裂缝拟三维延伸研究

为建立更为精确的裂缝几何形态数学模型适时预测裂缝几何动态,在前人工作的基础上,建立了分形效应下裂缝的延伸判据,改进了拟三维模型,并采用了Visual Basic 6.0软件编写了不考虑滤失情况下的改进后拟三维模型计算程序。同时,通过实例计算,得出了影响裂缝延伸的主要因素。图5表1参10     

随机分形压裂水平井缝网参数反演方法

页岩复杂水力裂缝网络表征是研究体积压裂水平井渗流规律和产能预测的基础。由于缝网形成机制较为复杂,目前大多数复杂裂缝描述方法都是将主、次裂缝简化为规则排列的裂缝网络系统,无法精细刻画缝网的微结构特征。文中基于体积压裂形成的复杂裂缝分布规律,考虑次裂缝交互的分叉特性和微观形态,运用随机分形理论构建了体积压裂水平井缝网数值模型,准确刻画了复杂裂缝分形几何扩展规则和次级裂缝的相互连通性。在该模型的基础上,研究了复杂裂缝网络结构特征控制参数的变化规律,提出了基于微地震信号和历史产量约束下的随机分形缝网参数反演方法。结果表明,随机分形缝网几何形态和属性具有局部或整体可调节性,为压裂水平井历史拟合以及裂缝参数反演提供了一种新思路。     

一种油气藏裂缝网络模拟优化生成技术

裂缝油藏和非均质油藏的结构是很复杂的，往往难以描述尺度和几何形态。不同于地质统计学，强调裂缝网络模型的油藏动态反演检验，提出了一种油气藏天然裂缝网络的数值模拟优化生成技术，动态模拟不同尺度上的油藏非均质和天然裂缝网络的几何结构。主要思路为：裂缝网络的迭代生成，裂缝网络中流体流动的有限元模拟，模拟退火优化天然裂缝网络几何结构。实例表明，该技术用试井和优化的计算方法编程，在计算机上模拟生成油气藏天然裂缝网络是可行的。     

DFN 模型裂缝建模新技术

DFN模型是目前世界上描述裂缝的一项先进技术,它通过展布于三维空间中的各类裂缝片组成的裂缝网络集团来构建整体的裂缝模型,实现了对裂缝系统从几何形态到其渗流行为的逼真细致的有效描述,吉林油田晴子井油田采用这一技术很好地解决了油田开发的诸多问题.     

基于DFN的页岩气储层裂缝建模研究

针对页岩气储层天然裂缝发育的特征,建立采用DFN离散裂缝网络模型的裂缝性储层建模方法和思路。以页岩I区块为例,首先建立页岩气藏三维构造模型,采用序贯高斯模拟方法,建立页岩气藏基质属性模型,奠定了裂缝建模的基础;接着在地震属性体约束下,以裂缝密度、长度、倾角及方位角等数据建立裂缝密度分布模型;最后以裂缝密度模型为控制条件,采用离散裂缝网络技术建立裂缝网络模型及裂缝孔隙度、渗透率等属性模型。通过生产动态分析,该模型满足气藏数值模拟精度要求,能比较真实的描述页岩气储层天然裂缝的几何特征和分布形态。     

考虑爆燃气体滤失和多裂缝的复合射孔裂缝扩展动态模拟

裂缝几何尺寸参数的准确预测是复合射孔优化设计和增产增注效果评价的前提条件,在复合射孔实施过程中,爆燃气体滤失和多裂缝会对裂缝扩展形态产生影响.在分析中外爆燃气体驱动裂缝扩展数学模型的基础上,结合流体力学、弹性力学和线弹性断裂力学理论,建立了全面考虑爆燃气体滤失和多裂缝的复合射孔裂缝扩展数学模型,通过假设与多个变量相关的裂缝内爆燃气体压力分布函数,利用迭代法实现了模型的数值耦合求解,获得了裂缝几何尺寸随时间的动态变化规律.实例计算结果表明:地层渗透率和裂缝条数对复合射孔裂缝扩展形态影响很大,缝长随地层渗透率和裂缝条数的增加而减小;不考虑爆燃气体滤失和多裂缝导致计算得到的缝长偏大,且相对误差随地层渗透率和裂缝条数的增大而增大.     

大庆喇萨杏油田水力压裂人工裂缝形态研究

水力压裂裂缝形态对于判断压裂增产效果及研究压裂与套管损坏的关系是极为重要的。回顾了大庆油田压裂裂缝形态研究的历史,认真分析了每一次压裂裂缝形态结论的依据与条件。对大庆长垣地应力的系统分析和研究表明,大庆喇萨杏油田的地应力状态是处于两种类型地应力的过渡带上,即垂向应力居中与最小这两者并存,且垂向应力居中比例略高。依据水力压裂的基本原理,也不难得出水力裂缝形成的垂直缝比例略大的结论。     

基于离散裂缝模型的裂缝井渗流压力场分析

人工压裂技术是低渗透油藏开采的重要技术手段,为深入了解垂直裂缝井生产过程中地层压力分布规律,基于离散裂缝模型,对人工裂缝进行降维处理,实现对裂缝的合理简化,在保证计算精度的同时有效提高计算效率.以此为基础建立裂缝井渗流压力计算模型,利用有限元方法进行离散求解,得到不同时间地层中压力的剖面图.通过对定压边界下单裂缝井和多裂缝井的计算可以看出,对于定产量生产的油井,在相同的生产时间内,裂缝内压力下降幅度明显高于地层,压力也比周围区域偏低.对于同一地层中的不同裂缝,裂缝导流能力越强,流体在裂缝内流动时消耗压力越少,井底压力等值线越稀疏.井底附近等压线为一组近似椭圆,其长轴长度与裂缝长度有关.     

大斜度井压裂工艺研究

大斜度井在压裂增产过程中与直井的差异较大,主要由于井斜造成裂缝形态与直井不同,近井筒处出现裂缝弯曲、微裂缝、裂缝窄以及施工压力异常等现象,影响施工完成.研究分析了井斜对裂缝起裂、裂缝形态以及施工压力等因素的影响,找出大斜度井与直井的区别,并提出提高施工排量、加入支撑剂段塞、增大前置液量等工艺措施,经现场试验证明了其可行性.     

页岩气藏水平井分段多簇压裂复杂裂缝产量模拟

现有页岩储层压裂水平井产能预测模型均采用与实际不符的平面裂缝假设,压后产能预测不准确。针对页岩储层压裂裂缝非对称非平面的实际复杂形态,基于流体扩散理论和压降叠加原理,建立了气藏渗流和裂缝渗流模型,采用空间离散建立了产量计算模型,通过数值分析方法求解,对页岩气藏水平井分段多簇压裂复杂裂缝产量进行了模拟。结果表明：真实非平面复杂裂缝产量远高于理想平面裂缝产量;天然裂缝对非平面裂缝形态和产量具有重要影响;三簇同时延伸形成的裂缝,中间缝产量比外侧缝产量低,产量差距在生产初期较大,随着时间增加,差距减小。外侧裂缝对导流能力比中间缝敏感;随着裂缝导流能力的增加,产量增加,但并非线性关系,增加的幅度逐渐减小。     

The Experimental Investigation of Fracture Propagation Behavior and Fracture Geometry in Hydraulic Fracturing through Oriented Perforations

Abstract

Hydraulic fracture propagation behavior and geometry through perforated vertical wellbores are studied by a series of servo-controlled tri-axial large-scale fracturing experiments. The experimental results show that the tortuous fracture can be generated by using oriented perforation fracturing technology. By changing the perforation angle and the horizontal differential stress, it is found that the fracture propagation behavior and fracture reorientation path are obviously influenced by these parameters. The effect of a micro-annulus near the casing on the fracture initiation and its geometry is also discussed; it makes the fracture initiation as from an open hole. The conclusions are significant to further understanding of hydraulic fracturing process.     

主曲率法在麻柳场嘉陵江组裂缝预测中的应用研究

阐述了主曲率法用于裂缝预测的理论原理及运用前提;在微分几何原理的基础上导出了构造面主曲率值的计算公式;给出了形成裂缝所必须的临界曲率值的确定方法;建立了主曲率法计算模型.以麻柳场嘉陵江组气藏为实例,运用该方法对嘉23、嘉43两储层的裂缝发育情况进行了预测.预测结果与工区的生产及地质特征吻合较好,表征了主曲率法在储层裂缝分布预测中的可行性和合理性.     

杨家坝油田裂缝地质建模研究与应用

针对裂缝油藏特点,以Fraca裂缝建模软件为平台,以Gocad基质属性建模成果为基础,分析各种不同的地震属性对储层及裂缝的响应特征,计算不同的变差函数,建立杨家坝油田的裂缝模型,并将裂缝的几何模型转化成裂缝渗流模型。结合储层基质属性模型,建立双重介质孔渗属性模型,为数值模拟提供地质参数,为油田调整挖潜提供依据。     

考虑人工裂缝的单井数值模拟技术的应用

常规数值模拟网格技术在描述经过压裂增产的油气井时存在不足，很少考虑裂缝的几何形态以及裂缝导流能力对油气井生产动态的影响。考虑人工裂缝的单井数值模拟网格技术（PEBI）可以更加准确地评价压裂增产油气井单井控制储量、单井控制泄流半径，预测油井的生产动态以及对裂缝效果进行敏感性分析。文章结合试井分析，确定了裂缝几何尺寸和裂缝导流能力，对低渗油田某井建立了数值模拟模型。在较高的历史拟合精度上，对油井进行了动态预测，同时分析了裂缝半长和裂缝导流能力对油井生产动态指标的敏感性。结果表明该井单井控制泄流半径约为400 m，单井控制原油储量41.9×10⁴t。增加裂缝半长会增加累积产油量，但是随着裂缝半长的增加，累积产油量的增加幅度就越来越小。增加裂缝渗透率能较大地提高原油的稳产年限和累积产油量，当裂缝渗透率达到5 μm^２后，增加裂缝渗透率对油井生产动态指标的改善不明显。     

Performance-based fractal fracture model for complex fracture network simulation

The paper presents a novel hydraulic fracturing model for the characterization and simulation of the complex fracture network in shale gas reservoirs. We go beyond the existing method that uses planar or orthogonal conjugate fractures for representing the ‘‘complexity' of the network. Bifurcation of fractures is performed utilizing the Lindenmayer system based on fractal geometry to describe the fracture propagation pattern, density and network connectivity. Four controlling parameters are proposed to describe the details of complex fractures and stimulated reservoir volume(SRV). The results show that due to the multilevel feature of fractal fractures, the model could provide a simple method for contributing reservoir volume calibration. The primary-and second-stage fracture networks across the overall SRV are the main contributions to the production, while the induced fracture network just contributes another 20% in the late producing period. We also conduct simulation with respect to different refracturing cases and find that increasing the complexity of the fracture network provides better performance than only enhancing the fracture conductivity.     

有限厚度地层中水平缝滤失计算模型研究

压裂液向地层的滤失速度是压裂设计和压后评估分析时确定裂缝几何尺寸最关键的因素之一.现有的水平缝滤失计算模型是针对均质储层而建立的,不能用于裂缝性储层压裂液的滤失计算.基于裂缝性储层的流体渗滤理论,建立了有限厚度裂缝性地层中通过水平缝的压裂液滤失模型,采用付氏正交变换原理对模型进行求解,获得了便于实际应用的解析解.应用表明,裂缝性油藏水平缝滤失速度随滤失时间而降低,但等效的综合滤失系数却随滤失时间的增加而增加.采用滤失速度与滤失时间的平方根成反比的经典滤失理论计算水平缝中受净压力影响的压裂液滤失速度会带来较大误差.论文模型和计算结果对于水平缝的压裂设计具有一定指导意义.