煤层气井复杂水力压裂裂缝模型研究

煤层与常规砂岩储层不同,煤层抗压强度低,易破碎变形,水力压裂时形成的水力裂缝系统也相对复杂。煤层水力压裂时常出现一些垂直裂缝与水平裂缝共存,或多条垂直（水平）裂缝存在的现象,形成所谓的复杂裂缝系统。复杂裂缝系统是煤层割理,煤层与上下顶底板岩性较大的力学性质差异,煤岩构造应力,煤粉堵塞,不同岩性的界面效应等因素综合影响的结果。当煤层垂直应力与水平应力相差较小时,煤层往往出现“T”字型或“工”字型裂缝系统,对“T”字型或“工”字型裂缝系统进行设计研究,对煤层水力压裂具有较强的指导意义。根据复杂裂缝形成机理,以“T”字型裂缝系统为例,建立了其数学模型,对模型进行了计算设计。根据模型对山西晋城煤层气井组某口井进行了实例计算,结果表明模型计算设计结果与实际电测结果符合性较好,对指导下一步煤层气井水力压裂施工起到了很好的作用,有较强的实际意义     

井地电法联合极化法监测在水力压裂裂缝监测中的应用

在低渗透气田开发和老油田增产的过程中,水力压裂技术得到普遍使用。通过井地电法双参数联合检测仪器和XX油田的压裂野外联合监测的试验,证明井地电法双参数联合监测仪器在水力压裂缝监测中有优越的分辨率和监测效果,可对油田水力压裂裂缝进行有效监测。     

水力压裂近井裂缝转向延伸轨迹模拟

室内实验和现场实践已经证明射孔方位对水力致裂裂缝延伸转向有极其重要影响,但尚无定量化的理论预测模型。针对均匀各向同性线弹性多孔材料,考虑射孔井水力裂缝起裂的原地应力场和孔隙压力、孔眼内压、压裂液向地层渗滤附加应力等多种机理,基于弹性力学和孔隙介质流体渗流理论,建立了孔眼深度任意位置的应力分布计算模型;基于孔眼末端最大周向拉应力判据,首次建立了压裂裂缝转向模拟的理论计算模型。结合长庆某气田参数进行模拟分析,揭示了垂直井射孔方位对压裂裂缝转向规律:水平主应力差是影响水力裂缝转向半径最主要因素,且随水平主应力差增加,射孔深度减小;射孔方位小于30°时对裂缝转向半径影响较小。     

水力压裂井模拟

在石油工程作业中经常会遇到压裂井。它们可以是用于提高产量的水力压裂井,也可以是钻入了天然裂缝的井。由于裂缝的存在,裂缝井附近的流体特性和压力分布会变得很复杂,因此对此类井的数值模拟也比较 复杂。对于这类井,特别是水平或多侧向的裂缝井,数值模拟还没有有效的方法。本探讨了利用油藏模拟软件进行压裂井模拟的新技术。对于压裂井的模拟,我们提出了一种新方法。它的基础是根据稳态压力分布计算井区的适宜数值生产指数（PI）和压裂井周围的传导率。此方法对粗网格的模拟可达到满意效果。     

利用水力压裂裂缝诊断方法优化压裂处理

本文展示了在墨西哥Arcabuz Culebra气田为提高水力压裂效果和气田开发水平所进行的研究获得的成果。根据4口井增产措施鲒果，通过组合测斜仪(地面和井筒)和微地震成像，绘制了水力压裂裂缝图，并建立了三维裂缝模型和地质力学模型。根据数据分析处理结果提出了井往和水力压裂方案。     

水力压裂裂缝高度控制分析

本采用正交分析方法，通过对裂缝三维延伸的模拟计算，较为全面地分析了地层参数、施工参数和压裂液性能对裂缝延伸影响的主次关系。并认为：合理调整压裂液性能。并结合适当的工艺措施，可以有效控制水力压裂裂缝高度延伸。     

水力压裂过程中近井摩阻分析

在压裂施工中尤其是在斜井、水平井及长井段射孔井的压裂过程中,往往存在近井筒高摩阻损失。很多压裂施工的过早脱砂是由于邻近井筒区域的高摩阻而发生的,近井筒效应已成为影响压裂措施成败的重要因素。介绍了用排量阶梯降方法测试近井摩阻的和过程,实例分析表明该方法是现场分析近井摩阻的有效手段。     

水力压裂过程中近井摩阻分析

在压裂施工中尤其是在斜井、水平井及长井段射孔井的压裂过程中，往往存在近井筒高摩阻损失。很多压裂施工的过早脱砂是由于邻近井筒区域的高摩阻而发生的，近井筒效应已成为影响压裂措施成败的重要因素。介绍了用排量阶梯降方法测试近井摩阻的和过程，实例分析表明该方法是现场分析近井摩阻的有效手段。     

利用微地震识别水力压裂井旁天然裂缝

页岩各向异性强、天然裂缝发育,水力压裂时容易发生套管形变而影响施工进度,利用微地震监测技术可识别造成套管形变的天然裂缝的空间位置,采取工程技术措施,降低施工风险。本文介绍了天然裂缝触发微地震事件的震级、能量、时空分布特征,分析了四川页岩气一口水平井开发水力压裂诱发的微地震事件,施工现场准确地定位出井旁微小天然裂缝的走向和位置,压裂技术人员及时调整施工参数,避免了套管严重形变影响水力压裂进程,为页岩气开发发挥了较好的现场指导作用。     

径向井辅助水力压裂引导裂缝扩展数值模拟

径向井辅助水力压裂引导裂缝扩展是一项新兴的油气增产技术,已在低渗透油田中进行了先导性应用。为明确不同因素对径向井引导裂缝扩展的影响,利用ABAQUS扩展有限元法建立了径向井辅助水力压裂模型,采用导向因子作为评价指标对各影响因素进行分析,并通过物理模拟实验进行了验证。结果表明：径向井对裂缝的扩展起到一定的引导作用,裂缝首先沿径向井方向起裂并扩展,然后逐渐向最大主应力方向偏转;径向井方位角、水平地应力差和压裂液排量是影响径向井引导裂缝扩展的3个主要因素;径向井方位角小于45°,水平地应力差小于6MPa时,径向井具有明显的引导裂缝扩展效果;径向井对裂缝扩展的有效引导需要满足一定的排量,排量太小会导致裂缝过早向最大主应力方向偏转;杨氏模量和压裂液黏度主要影响裂缝长度和宽度,泊松比的变化对引导裂缝扩展影响不大;物理模拟实验和数值模拟结果得到的径向井引导裂缝扩展形态趋于一致,证明了数值模型的准确性。该研究为径向井辅助水力压裂技术的发展提供了技术支撑。     

水力压裂井温资料解释方法研究

通过理论分析,结合实际井温曲线特征,总结出了应用井温曲线结合测温时间综合解释裂缝高度的方法。该方法综合考虑了井温曲线形态、井筒压力和测温时间,提出不同测温时间录取的井温资料,分别用曲线的半幅点、温度曲线变化梯度的改变点、温度曲线变化梯度方向的改变点及温度由降变升拐点判断裂缝边界,提高了裂缝高度解释的适应性。     

压裂井裂缝高度定量计算方法

通过对储集层压裂改造，可以达到改善产能效果的目的。通常采取井温测井方法来分析压裂效果，定性评价裂缝高度，但此方法受诸多因素的影响，难以精确确定裂缝高度。采用同位素示踪测井方法，不但可以分析压裂效果，还能定量评价压裂裂缝的高度，从而弥补了常规测井方法评价压裂效果的局限性和不足。     

水力压裂裂缝监测仪器概述

水力压裂效果评价在优化低渗油气田开发方面具有重要的作用。文章对国外主要生产家的最新裂缝监测仪器进行了系统归纳、描述,分析了其原理、性能和特点。     

水力压裂裂缝闭合期压力分析

自G函数分析方法提出以来,对G函数的修正已成为了相关领域的研究重点。目前常用的对G函数的修正包括斜率法、裂缝高度校正法等,但是其均是建立在由泵注条件转化为储层条件时压裂液体积不变的前提之上。     

水力压裂裂缝应力场变化规律

水力压裂过程中裂缝周围应力场对裂缝的转向、扩展有重要影响,研究裂缝周围应力分布影响因素对压裂参数优化设计具有指导意义。基于裂缝扩展有限元方法,建立了裂缝扩展的数学模型,利用Abaqus软件研究了不同裂缝倾角（裂缝与最小水平主应力方向夹角）、主应力差（最大水平主应力与最小水平主应力之差）对裂缝壁面正应力和剪应力的影响;不同射孔角度（射孔方向与最小水平主应力方向夹角）对裂缝延伸轨迹和裂缝壁面剪应力、切向位移的影响;不同射孔簇间距对裂缝几何形态、剪应力、孔隙压力的影响。研究表明：当裂缝倾角增加时,裂缝壁面的正应力逐渐减小,剪应力呈先增大后减小的趋势,且在裂缝倾角为45°时达到最大;当裂缝倾角不变时,裂缝壁面正应力和剪应力随主应力差的增加而增加;裂缝转向半径随着射孔角的增加而减小;在主应力差高于6MPa时,45°射孔角有利于裂缝入口岩石产生剪切破坏;在多裂缝同时扩展过程中,当裂缝间距减小时,应力干扰区域内的剪切应力逐渐变大、裂缝周围流体分布逐渐减少;对于高应力差储层改造,采用缩小簇间距和45°方向射孔的密切割射孔方式有利于岩石产生剪切破坏。     

水力压裂监测新方法

深入了解水力压裂裂缝的几何形态和延伸情况有助于改善低渗油气藏压裂增产作业效果,改善油气井产能并提高油气采收率。应用地震方法对水力压裂裂缝进行监测和描述已经有多年了,而新的地震硬件和处理技术的出现使得这类监测更加有效、可靠。     

压裂火山岩气井不对称裂缝产能模型研究

随着松辽盆地徐深气田火山岩气藏投入开发,急需开展压裂火山岩气井产能的研究,从而指导气田开发。基于气体单相稳定渗流规律,针对压裂后不对称裂缝特征,引入保角变换和等值渗流阻力原理,建立了压裂火山岩气井不对称裂缝产能模型,同时分析了火山岩气井压裂裂缝的不对称性对产能的影响。结果表明：火山岩气井单条裂缝产能与不对称性没有关系,随着裂缝长度的增加,产能增加幅度相同;对于压裂双裂缝气井来说,随裂缝长轴长度增加产能增加的幅度最大,随裂缝短轴长度增加产能增加的幅度最小;对称裂缝产能模型是不对称裂缝产能模型的特例,不对称裂缝产能模型具有更广泛的适用性。     

煤层水力压裂网状裂缝形成条件分析

为确定煤层水力压裂形成网状裂缝力学条件,应用弹性力学理论,将煤岩体的面割理和端割理简化为贯通和断续裂缝,基于裂缝张性断裂和剪切破坏准则,建立了缝内临界净压力计算模型。应用模型计算表明：缝内临界净压力随贯通裂缝倾角增加呈周期性变化,倾角从0～90^。为1个变化周期,当倾角为0、90^。时,缝内临界净压力值最大为水平最大主应力与最小主应力差值;裂缝壁面内摩擦系数对缝内临界净压力最大值基本无影响,而缝内临界净压力最小值随裂缝壁面内摩擦系数的增加而增大。     

页岩储层水力压裂裂缝相互作用分析研究

水平井分段压裂是对页岩进行储层改造和增产的一项工艺技术,在进行体积压裂过程中,裂缝尖端产生应力集中,并且人工裂缝之间也会因为应力干扰而产生相互作用,对于延长陆相页岩储层,结合线弹性断裂力学理论,运用有限元方法对裂缝之间的相互作用进行了研究,结果表明:裂缝扩展以张开型为主,裂缝之间存在应力干扰作用,进行单井压裂时,裂缝会相互排斥,随着间距的增加,排斥作用降低,为页岩储层压裂改造提供参考和依据。