层状页岩储层水平井破裂压力模型

地层破裂压力对于钻井、完井和水力压裂都十分重要,但破裂压力预测时往往忽略了抗张强度各向异性的影响。为此,收集并分析了不同加载角度下页岩巴西劈裂抗张强度的各向异性特征,根据巴西劈裂实验数据对比分析了Hobbs-Barron(H-B)、Nova-Zaninetti(N-Z)、SPW和Lee-Pietruszczak(L-P)四种各向异性抗张强度准则,并基于水平井井壁应力解析解建立了考虑各向异性抗张强度后的地层破裂压力计算模型,分析了层理产状、井眼方位、各向异性程度、地应力及孔隙压力的影响。结果表明：层状页岩抗张强度各向异性特征显著,且抗张强度随着加载角的增加而增加;N-Z和L-P准则计算的抗张强度与多种页岩的实验结果吻合程度相对较好。低倾角的层理对破裂压力几乎没有影响,而高角度层理对破裂压力影响显著,各向异性影响下的破裂压力显著下降,破裂压力降幅随各向异性指数增加而降低,且最高降幅接近20%(最大值18.44%),说明各向异性的影响不能忽略。破裂压力随地应力比值σv/σH和孔隙压力的增加而减小,随地应力比值σH/σh的增加而增加,而且,地应力比值和孔隙压力增加后,各向异性的影响进一步加剧。该模型提高了地层破裂压力计算的精度,可为层状页岩地层水平井钻井、完井和水力压裂等工程设计和施工提供理论依据和参考。     

页岩地层的破裂压力地震预测方法

在油气勘探开发过程中,地层破裂压力的有效预测对于评价井壁稳定性、设计安全钻井方案、压裂施工等方面有着重要作用。探讨了页岩地层的破裂压力地震预测方法:首先针对页岩地层具有强各向异性的特点,基于黄荣樽地层破裂压力预测模型,利用各向异性应力耦合因子,建立了更为全面的页岩各向异性破裂压力预测模型;其次根据岩石强度参数计算模型,利用反演得到的弹性参数和物性参数估算地层的抗压强度和抗张强度;采用基于波阻抗的地层压力预测方法获得地层的孔隙压力和上覆岩层压力;最后基于页岩各向异性破裂压力预测模型实现了页岩地层的破裂压力地震预测。将该方法应用于我国西部某页岩工区实际资料处理,得到了整个工区连续的地层破裂压力预测剖面,为该区面向靶区的钻井和水平井设计及压裂施工提供了可靠的参考依据。     

泥页岩地层破裂压力计算模型研究

准确预测压裂井的破裂压力对水力压裂的成功实施具有重要作用。 由于存在水化现象,使得泥页岩的岩石力学性质发生变化,从而使泥页岩地层的破裂压力计算与常规地层的破裂压力计算存在一定的差异,因此,不能简单地把常规地层的破裂压力计算方法应用到泥页岩地层中,需要对泥页岩地层破裂压力计算方法进行深入研究。 为此,基于弹性力学和岩石力学相关理论,并考虑水化应力对井筒周围应力场的影响,应用最大张应力准则,建立了考虑水化应力计算破裂压力的简单模型,并用此模型结合 2 种泥页岩水化应力的方法进行实例计算。 结果表明,考虑水化应力后比不考虑这一情况的泥页岩地层的破裂压力更接近实际的地层破裂压力。 该计算模型为快速预测地层破裂压力提供了依据。     

巴什托油气田异常破裂压力预测研究

地层破裂压力异常高是制约深层致密油气压裂改造的技术难题,因此破裂压力的准确预测对低渗透致密油气藏开发是至关重要的。文章根据岩石破坏的最大张应力准则,在背斜构造地应力和考虑污染等因素的基础上,建立了巴什托油气藏破裂压力预测模型,并据储层污染与否的破裂压力预测公式进行了实例计算。     

川西须家河组三压力模型研究

川西须家河组岩石致密、硬度高、可钻性差、机械钻速低、钻井周期长,严重制约了油气勘探开发等工作进展,有必要对该区三压力进行研究。本文通过大量的室内实验研究获得了岩石抗压强度、杨氏模量、泊松比等岩石力学性质及可钻性参数,并利用现场测井资料,采用Eaton法建立了地层压力计算模型,利用水力压裂方法确定的破裂压力结合岩石力学参数建立了利用测井资料估算川西须家河组地层破裂压力的模型,并基于Mohr-Coulomb准则,通过水力压裂模型反演方法获得坍塌压力。与实际地层压力进行对比结果表明测井计算的三压力剖面模型可靠性较高。该研究为钻头优选提供了一定的理论基础,同时对钻井工程设计和井壁稳定性研究都具有十分重要的意义。     

致密油藏分段压裂水平井合理试采方式研究

建立了致密油藏分段压裂水平井不稳定渗流模型,利用Galerkin有限元方法求得模型的数值解。针对H162井的实际情况,利用建立的模型模拟计算了定压、定产、间歇定压试采方式下的产量、累计产量、井底流压以及平均地层压力,并对3种试采方式进行了对比分析。研究结果表明：间歇定压试采不仅可以获得较大的产能,而且能够很好地保持地层压力,H162井采用间歇定压试采方式较为合理。对H162井取得的试采数据进行历史拟合,拟合精度较高,说明了模型和求解方法的正确性。所获得的结果可为致密油藏分段压裂水平井的试采设计提供指导。     

水平井压裂裂缝形成机理初探与应用

水平井储层水力压裂改造是近几年国内外发展起来的一项新技术,还存在一些技术问题.为此,初步研究了水平井水力压裂机理,建立了水平井眼的应力分布模型,给出了水平井眼地层破裂压力的计算公式.该模型在现场试验中应用效果良好.     

裂缝性地层射孔井破裂压力计算模型

水力压裂是提高低渗透油气藏采收率的重要技术手段,准确地预测压裂井的破裂压力是水力压裂成功实施的关键步骤。目前的破裂压力计算模型基本都是针对均质地层,对于裂缝性地层破裂压力的预测计算一直是个非常复杂的问题。受地层天然裂缝的作用和影响,在裂缝性地层射孔井中水力裂缝可能会发生3种破裂模式,分别为沿孔眼壁面岩石本体破裂、沿天然裂缝剪切破裂和沿天然裂缝张性破裂。基于弹性力学和岩石力学理论,结合天然裂缝与孔眼相交的空间位置关系,考虑水力裂缝可能发生的3种破裂模式,建立了裂缝性地层射孔井的破裂压力计算模型。实例计算表明,所建立的计算模型能用于准确计算裂缝性地层射孔井的破裂压力,同时也能用于解释裂缝性地层近井地带多裂缝形成机理。     

高渗孔隙性地层破裂压力解释模型

地层破裂压力是钻井液密度确定、井身结构和压裂设计施工的基础数据.孔隙性地层的渗透性具有较强的应力敏感性,井筒流体的流体力学特性及泵入排量影响井周地层渗流压力和地层应力分布,从而决定着井筒流体渗入地层的流量和沿程摩阻.考虑应力敏感性渗流对井口记录的破裂压力的影响,建立了孔隙性地层破裂压力的解释模型.该模型能成功利用压裂资料解释破裂压力,为地应力解释打下基础.     

水平井限流压裂设计中的几个问题的探讨

本文通过分析破裂压力试验以现场实测结果，预测了长庆油田地层水平井的破裂压力，计算了限流压裂参数设计中的射孔参数，分层段流量剖面，叙述了水平井限流压裂裂缝和施工参数设计应考虑的因素，探讨了水平吉限流压裂注入方式。     

体积压裂分支裂缝的产生条件分析

页岩油气藏的物性极差,需要水平井加体积压裂才能实现经济有效开发.水平井压裂产生主裂缝的破裂压力公式已经建立起来,但还没有建立分支裂缝的破裂压力公式.根据岩石力学的有关理论,以深层页岩地层为例,分析了主裂缝壁面上的受力情况,推导建立了垂直分支裂缝的破裂压力公式.公式表明:①分支裂缝的破裂压力与地层的最大水平地应力有关,与...     

巴肯致密油藏单井产能参数影响程度排序

<正>为了快速准确地找出水平井压裂设计和施工过程中的关键影响因素,有效提高产能,针对巴肯致密油藏特点,采用信息量分析、灰色关联、正交试验设计3种方法对巴肯致密油藏压裂水平井产能参数的影响程度进行了计算与检验,确定各参数之间的关联性及各参数对产能的影响程度。结果表明:压裂级数、缝长、水平井段长度和渗透率是影响巴肯致密油藏压裂水平井产能的主要参数,而地层压力、孔隙度、缝宽和地下原     

低渗透致密气藏压裂水平井不稳定产能研究

产能评价技术是压裂水平井的关键技术,而对于低渗致密气藏压裂水平井,其渗流机理较为复杂,常规产能监测方法难以描述压裂水平井开发早期产量、压力递减情况,无法客观地预测气井的生产动态.为了对低渗致密气藏压裂水平井产能进行准确评价,从渗流机理出发,并通过将压裂水平井地层渗流数学模型、井筒流动模型、井口节流模型相结合,建立了压裂水平井产量预测模型,采用不稳定产能评价方法,利用生产数据,实现低渗致密气藏压裂水平井产能预测.实例应用表明,常规直井压裂模型计算结果与实际生产数据明显偏差较大,压裂水平井不稳定产能评价方法计算结果更为合理,该方法可用于低渗致密气藏压裂水平井产能评价及其它生产参数的计算.     

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。     

基于改造模式的致密油藏体积压裂水平井动态分析

针对致密油藏水平井体积压裂存在不同缝网改造模式的特点,考虑具有基质-天然裂缝双重孔隙和基于离散裂缝模型的缝网改造系统流动特征,建立了致密油藏体积压裂水平井不稳定渗流数学模型,利用Galerkin加权余量有限元方法对模型进行了数值求解,并与Zerzar解析模型对比验证了该算法的正确性,指出了双孔双渗与双孔单渗模型流动形态的差异,揭示了致密油藏体积压裂水平井不稳定压力及产能特征。研究结果表明:双孔双渗情况下水平井井底压降明显变缓,地层线性流不再出现,且压力较快传播至油藏边界;体积压裂水平井初期产量较高,但递减较快,不同改造模式下水平井中期渗流阶段压力及产量的差异明显,各压裂段无间隙无重叠的缝网改造模式对提高单井产量较为有利。     

从闷井压力反演页岩油水平井压裂裂缝参数和地层压力

页岩油压裂水平井投产前普遍先闷井,为快速评价体积压裂效果,提出基于页岩油藏闷井压力数据的压后评估方法。通过闷井数值模拟,表征压裂水平井缝网改造区域的压力扩散与流体运移规律,并建立闭合后线性流计算模型和裂缝储集控制数学模型,形成反演裂缝参数与地层压力的计算方法。结果表明,压裂停泵后改造区域依次经历井筒末段裂缝控制、全井段裂缝控制以及储集层基质控制下的9个流动阶段,其压降导数在双对数坐标下为不同斜率的多个直线段;应用于吉木萨尔凹陷4口典型页岩油水平井,证明了闷井压力数据能用于裂缝参数和地层压力反演,也验证了提出方法的适用性,可供评价压裂作业效果和优化平台井距借鉴。     

巴肯致密油藏单井产能参数影响程度排序

为了快速准确地找出水平井压裂设计和施工过程中的关键影响因素,有效提高产能,针对巴肯致密油藏特点,采用信息量分析、灰色关联、正交试验设计3种方法对巴肯致密油藏压裂水平井产能参数的影响程度进行了计算与检验,确定各参数之间的关联性及各参数对产能的影响程度.结果表明:压裂级数、缝长、水平井段长度和渗透率是影响巴肯致密油藏压裂水平井产能的主要参数,而地层压力、孔隙度、缝宽和地下原油黏度为次要影响参数.可从对产能具有显著影响的可控因素入手,有效提高巴肯致密油藏压裂水平井的产能.使用3种方法得到的影响程度排序结果相似性较高,说明这3种方法有较强的实用性和一致性,均是计算和检验致密油藏压裂水平井产能参数影响程度的有效方法.图6表5参17     

页岩储层射孔水平井分段压裂的起裂压力

目前,页岩储层水力压裂裂缝起裂和扩展机理研究已成为国内外水力压裂研究领域的重要课题,射孔水平井分段压裂技术是其高效开发的主要手段。针对目前部分裂缝起裂压力模型在计算射孔水平井横向裂缝起裂时破裂压力过低、严重偏离实际的问题,基于Hossain模型和Fallahzadeh模型,建立了新的水平井射孔孔道表面的应力分布模型;同时开展了水平井分段压裂的诱导应力分布研究和不同压裂工艺条件下复合地应力的分析;进而针对页岩储层的岩性特征,建立了考虑诱导应力条件下,页岩储层射孔水平井水力压裂在岩石本体起裂、沿天然裂缝剪切破裂和沿天然裂缝张性起裂3种方式下的起裂压力计算模型,提出了页岩储层水力裂缝起裂方式和起裂压力的判别方法。该成果对于页岩储层水力压裂裂缝起裂机理的研究和现场应用具有一定的指导意义。     

倾斜裂缝水平井非稳态压力模型

由于地层各向异性以及地应力分布不均匀等因素影响,导致水力压裂裂缝与水平井筒之间并不是垂直关系,但目前压裂水平井非稳态压力模型大部分都是在垂直裂缝前提下建立的。为解决现场实际问题,基于Gringarten源函数应用坐标旋转以及坐标平移原理,建立了任意裂缝与水平井筒夹角的分段压裂水平井压力模型。经计算可知分段压裂水平井油藏渗流过程可分为4个流动阶段,即线性流、第一径向流、双径向流以及拟径向流。计算结果表明,裂缝与水平井筒之间的夹角越小,第一径向流持续时间越短,进入拟径向流时间则越早。裂缝穿透比主要影响压裂水平井早期渗流,当裂缝穿透比小于特定值时会出现纵向径向流,裂缝穿透比越低,则纵向径向渗流持续时间越长。裂缝均匀分布且垂直井筒的压裂水平井,开发后期裂缝之间的产量两两相等。但在含有倾斜裂缝的分段压裂水平井中,由于与水平井筒夹角的影响,开发后期每条裂缝的产量互不相等。     

基于不稳定渗流压裂水平气井产能研究

对于低渗、特低渗气藏，用水平井开采不一定能取得满意的效果，水平井水力压裂技术已成为开采低渗透气藏的重要手段，水平井压裂后的产能预测又是水平井压裂技术的一大难题。文章以生产过程中裂缝内流体的非稳态流动为基础，应用复位势理论、叠加原理和数值分析求解方法，并考虑压裂水平井地层渗流和水平井筒管流耦合，建立了压裂水平井多条裂缝相互干扰的产能预测新模型，使计算结果更加合理。计算结果表明：该模型计算产量与实际生产数据符合率高；水平井筒内的压力损失对压裂水平井的生产动态有一定的影响；水平井内每条压裂缝的产量并不相等，端部裂缝的产量高于中部裂缝的产量；水平井筒内的压力呈不均匀分布，从指端到根端压力逐渐降低；裂缝不对称会使压裂水平井产量降低。研究成果对低渗透气藏的压裂水平井的设计具有一定的指导意义。