斜井射孔完井地层破裂压力三维有限元分析

对于斜井射孔完井地层破裂压力的研究，国内外相对较少。在分析总结前人成果的基础上，提出了研究斜井射孔完井地层破裂压力的坐标变换方法，将几何复杂性转化为栽荷复杂性，大幅度提高了有限元计算的效率；建立了考虑压裂液渗流影响的三维弹塑性斜井射孔完井地层破裂压力分析模型。根据所建立的力学模型，分析了射孔条件、井斜角和方位角对于破裂压力的影响规律：射孔密度增加，破裂压力明显减小；方位角不同，破裂压力随着井斜角的变化规律不同。     

射孔完井条件下的岩石破裂压力计算公式

在文献[1]中把多孔介质的双重有效应力概念[2]应用到油井的压裂研究之中,得到了裸眼完井条件下地层产生垂直裂缝时的岩石破裂压力计算公式。该公式把长期存在矛盾的Hubbert-Willis(H-W)公式和Haimson-Fairhurst(H-F)公式统一了起来。用H-W公式计算的破裂压力是岩石破裂压力的上限值,而用H-F公式计算的破裂压力则是岩石破裂压力的下限值。岩石的实际破裂压力介于它们之间,其数值随岩石性质的不同而有所变化。本文是文献[1]的续篇,主要研究射孔完井条件下油井压裂过程中岩石破裂压力的计算     

射孔对地层破裂压力的影响

射孔孔眼是沟通井筒和地层的通道,压裂施工中射孔参数的选择影响到施工效果。采用三维有限元模型和岩石的抗拉破坏准则,系统研究了垂直井中射孔对地层破裂压裂的影响,考虑的射孔参数包括射孔密度、射孔方位、射孔孔眼直径和射孔孔眼长度。计算结果表明,射孔方位角是影响地层破裂压力的主要因素,孔眼长度和射孔孔眼直径的影响不大。随着射孔密度的增加,地层破裂压力减小;当射孔方位角小于45°时,地层破裂压力随射孔方位角的增大而增加。这对实际的射孔参数优化设计和压裂施工具有重要的参考意义。     

裂缝地层调整井压力影响因素研究

由于裂缝地层的流体流动具有明显的无规律性, 难以给予合理的定量描述。经过多年的开发, 长期受不断变化的注、 采工作制度的影响, 油藏地层压力系统极度紊乱和不均衡, 地层孔隙压力分布格局发生了很大变化, 原地应力状态也发生了相应变化。地层中出现了压力亏空区和憋压区, 而且地层压力时刻动态变化, 如果部分区域垂直裂缝及微细缝极为发育。然而, 在进行调整井地层压力预测时, 油田有关工作人员普遍采用的是基于均质地层假设条件的等压图方法, 调整井地层压力难以准确预测。因此, 频繁出现的复杂情况严重制约着调整井钻井施工进度, 造成钻井成本居高不下。为此, 首先利用裂缝网络系统的非均质性和各向异性来研究其渗透特性, 给出相应的张量计算表达式, 并在此基础之上进行了裂缝网络地层中调整井地层压力的单因素影响分析。     

酸损伤射孔井储集层破裂压力预测模型

酸损伤是解决深层、致密、低渗透砂岩油气藏储集层改造(压裂或者酸化压裂等)过程中高破裂压力难题的有效措施之一.结合损伤力学、断裂力学和有限元基本理论,建立了酸损伤射孔井储集层破裂压力的定量预测模型,模型综合考虑了岩石矿物组成、酸类型、酸用量、温度等对破裂压力的影响.利用所建模型对川西酸损伤射孔井DY1井储集层的损伤变量和...     

考虑射孔的井底压力计算

将射孔孔眼考虑成线源，采用无限大平面中任意方向线段源的瞬时源函数Ｇｘｙ及铅直方向的瞬时源函数Ｇ２，根据Ｎｅｗｍａｎ乘积原理得出一处射孔孔眼的Ｇｒｅｅｎ函数Ｇｘｙ．Ｇ２，并根据叠加原理给出实际射孔民政部下的地层压力、井底压力表达式。为了验证解的准确性，与有限元解进行比较，结果表明，当时间较小时，两种方法所计算的结果略有差别；当时间较大时，两种方法所计算的结果相同。     

裂缝性气藏射孔完井优化设计

用有限元法建立了某构造香二段裂缝性气藏射孔完井的有限元渗流模型，模型中包含地层物性参数及其孔眼结构参数，即包含生产压差、地层原始渗透率、钻井伤害带渗透率、压实带渗透率、裂缝渗透率以及孔深、孔密、相位角和布孔方式等，在分析中可以任意调整射孔结构参数，对裂缝性气藏射孔进行优化设计。文中分析了裂缝面附近渗流压力场以及裂缝面附近孔眼内的流速，得出了孔眼穿过裂缝和孔眼未穿过裂缝时，孔眼内流速的定量变化曲线。同时，分析了理想情况下，孔密分别为16、18和40孔/m时，该裂缝性气藏产量随生产压差的变化关系，并确定出香二段合理的生产压差为15 MPa，为香二段裂缝性气藏的射孔完井提供了理论依据。     

地层破裂压力计算模型及分析

针对目前地层破裂压力预测方法存在的局限性,通过统计分析表明1.5倍静水柱压力和2.2倍静水柱压力可作为预测地层破裂压力的参考值,储层垂直深度与地层破裂压力在3000m上下呈现不同关系特征,并引入地层压力系数参数和非线性回归方法共建立了三种地层破裂压力计算模型,经实例证实计算模型具有可信性。模型只需平均地层压力和储层垂直深度参数,满足油藏方案设计和施工精度要求,简单易行,现场实用性较强。     

厚壁地层裸眼垂直裂缝破裂压力研究

地层破裂压力是压裂增产作业十分关注的一个技术问题,从压裂问世以来,人们就不断的对破裂压力进行研究,也提出了不少破裂压力计算方法,文章介绍了一种破裂压力计算新方法,这种方法从井眼内流体压力改变引起厚壁筒径向应力、周向应力变化,从而使厚壁筒周向应力由压应力逐渐变为拉应力,拉应力大于岩石抗拉断裂强度而使岩石发生破裂从而得出破裂压力计算公式,通过这个公式不仅可以计算破裂压力,还可通过破裂压力来计算厚壁筒地层的其它岩石参数。     

天然裂缝地层斜井水力裂缝起裂压力模型研究

受天然裂缝和倾角的影响,水力裂缝在斜井井壁处可能存在3种起裂方式,分别为沿天然裂缝面张性起裂、沿天然裂缝面剪切破裂和从岩石本体起裂.根据地层地应力状态及天然裂缝的产状,建立了裂缝性地层斜井水力裂缝3种起裂方式的起裂压力计算模型,提出了水力裂缝起裂方式和起裂压力的判别方法.现场实例表明:该模型能成功地解释天然裂缝性地层的破裂压力.     

天然裂缝地层中垂直井水力裂缝起裂压力模型研究

受天然裂缝走向和倾角的影响,水力裂缝在井壁处起裂可能有3种方式,即:沿天然裂缝面张性起裂,沿天然裂缝面剪切破裂,从岩石本体起裂。确定水力裂缝在井壁处起裂的压力和方式,对水力压裂设计和施工有重要的作用。根据天然裂缝产状和地层地应力状态,建立了水力裂缝3种起裂方式的起裂压力计算模型,给出了水力裂缝起裂方式和起裂压力的判别方法。现场实例证明,该模型较为成功地解释了天然裂缝性地层的破裂压力。     

煤层气直井地层破裂压力计算模型

为了高效开发煤层气、成功实施水力压裂作业,针对射孔完井条件下,对水力压裂时煤层的破裂压力进行预测。提出将套管、水泥环的影响纳入到井筒周围应力场计算中,运用坐标转换和线性叠加原理,建立了考虑套管、水泥环影响的煤层直井井周应力场解析模型。结合最大拉应力、张性破坏、剪切破坏3种破裂准则,建立了考虑套管、水泥环影响的煤层气直井破裂压力预测模型,分析了射孔径向深度、割理走向倾角、地应力差对破裂压力的影响。以云南地区X井为例,模型计算结果误差在7%以内,证明了该模型的正确性。研究结果表明：套管、水泥环会引起应力集中效应,使得破裂压力降低;在最大水平主应力方向射孔时,煤层更容易本体破裂;射孔周向角在一定区间时,本体破裂和割理张性破裂同时发生;中等割理走向倾角有较低的张性破裂压力,地应力差较小时,不易发生剪切破裂。     

射孔水平井产能分段数值计算

水平井开采时流入剖面不均匀，传统的产能解析公式或恒生产指数的计算方法难以准确预测其产能。假设地层均质，将射孔完井水平井筒分为多个井简单元段，采用拟三维思想，把流体在三维空间的流动分为垂直裂缝流、近井区径向流和孔眼汇聚流，并考虑地层伤害的影响，建立井简单元段的油藏渗流模型。根据孔眼注入对水平井筒中流体流动的影响，将井筒压力损失分为摩擦损失和加速损失两部分，基于质量、动量守恒原理，建立井筒流动压力损失模型。将油藏渗流与井筒流动耦合计算，开发了应用软件，井壁流入剖面计算结果表明，从水平井筒末端到跟端，井壁注入量逐渐增大；水平井产能计算结果与油井实际产量吻合较好。图1表2参14     

射孔水平井一种新表皮效应模型

基于Karakas和Tariq的垂直井射孔表皮模型,使用分析计算和空间有限元模拟结合,可以得到射孔水平井一个综合的新表皮效应模型。结果表明水平井表皮主要取决于渗透性各向异性的大小,射孔方位角。利用这种新射孔表皮模型,可以对水平井射孔进行优化使其产能最大化。     

考虑启动压力和二次梯度的压裂井稳态渗流模型

从质量守恒原理出发,推导了考虑启动压力梯度和二次压力梯度非线性单向渗流微分方程.并通过变量代换,将渗流方程线性化,获得单向稳定渗流模型的解析解.再利用保角变换将压裂井复杂的平面流动转化为简单的单向流动,最终获得考虑启动压力梯度和二次压力梯度的压裂井产量公式.通过对比分析可知:只考虑启动压力梯度或二次梯度项所得产能公式都是文中公式的特例;忽略二次梯度项将使计算所得产能偏低,忽略启动梯度项将使计算所得产能偏高,且误差随二次梯度项系数和启动压力梯度的增大而增大.     

海拉尔盆地裂缝性储集层压力曲线特征分析

自2001年贝10井首次在布达特裂缝性储层压裂改造后获得高产工业油流以来,大庆油田公司加大了对海拉尔盆地该类储层的勘探力度。如何在勘探的早期对裂缝性储集层进行评价,确定裂缝的发育程度和分布范围大小,对指导裂缝性储集层的勘探和确定开采方法具有重要意义。根据海拉尔盆地布达特裂缝性储集层压力、产量变化的不同特征,对该区的裂缝性储集层进行了分类,对裂缝性储集层的增产改造和后续的开发提出了几点建议。     

用早期试井资料计算低渗裂缝井地层压力的一种方法

低渗透油田的压力恢复试井资料一般不能测出径向流直线段,称为早期试井资料。但是低渗透油田往往裂缝比较发育,并且油井都须压裂投产。本文针对这种情况分析了裂缝井压力恢复测试早期的井底渗流特征,井底的早期渗流属于裂缝单向流动,并依据长关井压力恢复资料建立了利用早期试井资料计算地层压力的实用方法。     

多段压裂水平井试井模型求解新方法

通过综合考虑多段压裂水平井试井数学模型中无限导流裂缝、裂缝呈不同倾角、裂缝间距不等、裂缝纵向上未完全穿透地层等多种情况,建立了多段压裂水平井不稳定渗流模型。并利用源函数理论、三维特征值法和正交变换等现代数学分析方法对模型进行求解,获得了该模型的压力精确解。通过Laplace变换和Stehfest数值反演得到了考虑井筒存储和表皮系数影响的多段压裂水平井井底压力解。绘制了典型的试井分析样版曲线,对各参数进行了敏感性分析,并进行了实例验证,可以看出该模型可以用于多段压裂水平井渗流特征研究及不稳定试井分析。