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目前,由于缺少直接测量水力裂缝长度及导流能力等重要参数的手段,而地下水力裂缝的存在总要反映到油气井压力与产量的变化上来,特别是压力与产量随时间的变化速度与水力裂缝的长短、导流能力的大小等参数有直接关系。在常规压裂井试井分析过程中,所使用的数据主要是停泵后的压降数据,而岩石发生破裂到停泵前这一段压裂施工压力数据则没有得到有效利用;同时,在压裂施工作业过程中也不能对裂缝的延伸状况进行动态监测。文章提供了裂缝模型的诊断技术,通过对岩石发生破裂到停泵前这一段压裂施工压力数据进行分析,确定裂缝参数随压裂时间的变化关系。这样,就可以实时地知道裂缝发育、发展和闭合的过程,对于正确指导压裂施工作业以及获得优质裂缝具有十分重要的意义。     

水力裂缝模型及计算机自动识别技术

常规压裂井试井分析中所用数据主要是停泵后的压降数据,而岩石发生破裂到停泵前这段压裂施工压力数据则没有得到有效利用,在压裂施工中也不能对裂缝的延伸状况进行动态监测。为此提出了水力裂缝模型的计算机自动识别技术,该技术可对岩石发生破裂到停泵前这段压裂施工压力数据进行准确分析。编制的压裂施工压力分析软件,可自动确定裂缝模型,并可求出裂缝长度、宽度等动态参数。这样在压裂施工中就可知道裂缝随施工时间发育、发展和闭合的情况,对正确指导压裂施工作业及获得优质裂缝具有十分重要的意义。     

基于停泵压力降落曲线分析的压后裂缝参数反演

在主压裂停泵压降分析中,目前没有任何模型可以定量地计算出包括天然裂缝在内的裂缝总面积。而在小型压裂和微注测试分析中,Liu-Economides模型已经可以对包括天然裂缝在内的裂缝系统进行模拟,并给出了所涉及到的相关参数的解析解,包括天然裂缝和水力裂缝的面积。借鉴Liu-Economides模型,提出了一套针对主压裂停泵后的压降分析方法,从而评价天然裂缝和水力裂缝参数。利用该方法在四川盆地某页岩气水平井F井的实际压裂施工中进行了压力分析与应用。结果表明:该F井的28段现场压裂数据中有15段由于压后停泵测压时间不足,没有出现特征线段,无法进行裂缝参数的计算。利用模型对13段有效数据进行裂缝参数分析,发现提高缝内净压力,页岩气储层压裂裂缝复杂性会显著增加。同时,由于天然裂缝开启比例的增加,主裂缝长度也会发生显著降低。研究可以为压裂施工现场压后效果的实时评价提供理论依据与技术支撑,从而提高后续压裂施工的针对性与有效性。     

利用压力递减分析法优选第一二次压裂间停泵时间

第二次压裂与第一次压裂之间有一段停泵时间,停泵时间的长短目前主要依靠经验确定,容易产生较大误差,从而影响第二次压裂的效果.为此,在前人研究成果的基础上,将压裂前后的整个过程分成了注入阶段、续流阶段、裂缝闭合阶段和裂缝闭合后等4个阶段;考虑压裂液的续流效应和支撑剂体积的影响,并根据裂缝闭合后的压降分析,建立了续流阶段和裂缝闭合阶段时间及地层压力趋于稳定时间的计算模型.利用X区块压裂井的基本施工参数,对压裂液的续流时间、裂缝的净闭合时间进行了计算,对裂缝闭合后的压降进行了分析,对多口压裂井的第二次压裂效果进行了对比.实例分析发现,地层压力趋于稳定的时间即为第一二次压裂间合理的停泵时间,地层压力稳定的时间点为最佳停泵时间,在该点可以获得最佳压裂效果.研究表明,模拟结果和压裂后日产量对应的最佳停泵时间与模型计算结果相吻合,建立的模型可以较为准确地预测最佳停泵时间,这对于现场施工具有一定的指导作用.      

松南深层储层人工裂缝特征及压裂对策研究

松南地区深层储层主要分布火山岩和碎屑岩,属低孔特低渗储层,储层分布不稳定,物性变化大,压裂施工中多数井存在砂堵和高压停泵的问题,压裂成功率较低。通过压裂压力分析、地应力试验评价和监测资料分析等,得出松南深层压裂人工裂缝特征主要是:地层弹性模量大,岩石变形困难,破裂压力较高;天然裂缝发育,引起较窄的多裂缝起裂和延伸;储隔层地应力差较小而造成缝高延伸过量。针对压裂裂缝特征和压裂难点进行了相应的压裂工艺技术研究,并进行现场试验,取得了良好的压裂效果,大大提高了压裂的成功率。     

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。     

酸化压裂井停泵压力三维分析模型和解释方法

为了对酸化压裂井压后裂缝参数进行准确的分析和解释，以模拟停泵前后裂缝内的物理、化学变化过程为思路，以停泵后缝内的物质平衡方程为主线，建立酸化压裂井停泵后的缝内压力递减模型，并提出了针对酸化压裂井裂缝参数解释、评估的“曲线拟合”法。该模型考虑了地层温度和流体（残酸和CO2）压缩性的影响，能有效模拟停泵后的压力降落，进而解释出酸蚀裂缝几何尺寸、闭合压力、酸液滤失系数及液体效率等参数，从而为酸化压裂施工评价和优化酸化压裂设计提供直接可靠的技术手段。图2表1参5     

利用微破裂四维影像技术分析二次加砂压裂效果

在水力加砂压裂中,目前常用获取压裂裂缝几何形态和几何参数信息的手段(如井温测井、阵列声波测井)存在不足,为此,试验应用了微破裂向量扫描四维影像监测技术。该技术通过在近地表按不同排列形式布置多道地震采集站形成的微地震仪器阵列,共同接收地下储层液体流动压力引起的岩石微破裂所产生的纵波和横波,检波器接收到信号后通过能量转换器将振动波转换成电信号,经前置放大后以电磁波的形式,发射送入记录、分析系统,利用多波三分量地震数据进行矢量叠加、振幅反演计算、四维相关可视化裂缝形态解释技术,在时间域上分析裂缝的演变过程。在二连盆地兰地1井的现场试验表明,该技术可以进行压裂施工全过程破裂能量分析、裂缝产生演变过程分析及裂缝空间形态参数求取,能真实反映二次加砂压裂效果并为下一步的压裂施工设计提供可靠依据。      

大庆探区深层火山岩气藏压裂施工控制

大庆探区深层火山岩储集层孔洞-裂缝发育,施工中存在多条裂缝同时破裂延伸的特点,导致施工易早期砂堵,压裂成功率低、改造规模小、增产效果差.通过对深层火山岩地质特征的研究,建立了火山岩压裂破裂和延伸模型,引入了与时间相关的漏失因子、尖端因子和模量因子,描述了特殊岩性地层主裂缝与微裂缝的开启与延伸过程,在此基础上,探讨了压裂过程中存在的"三高"现象(即停泵压力梯度高,近井摩阻高和滤失系数高)的评价方法,并通过现场实践,形成了以胶塞处理近井高摩阻、粉砂封堵天然裂缝以及调整前置液比例、多段粉砂段塞注入为主的综合处理措施,使火山岩气藏压裂成功率由以往的36.0%提高到目前的90.0%以上,提高了火山岩气藏的压裂增产效果.     

测井技术在压裂工程中的应用

近年来,低孔渗储层逐渐成为海上油田的勘探重点,受条件限制,海上压裂作业较为困难。通过测井技术在压裂过程中的应用,保障压裂作业的顺利进行。以南海东部某井为例,在压裂前设计阶段,通过测井资料得到储层定量参数,选择优势压裂段。通过声波和固井数据进行储层地应力分析、岩石力学参数计算和井筒完整性评价,提供有效工程参数,最终得到压裂优化方案。施工过程中,通过破裂压力曲线优化射孔参数,保证压裂施工顺利进行。压裂结束后,应用压裂前后声波和固井质量的对比获取裂缝延伸高度、改造空间体积等参数,对压裂效果进行评价。通过压裂过程中测井技术的应用,可以有效指导压裂作业,获得更好的压裂效果。     

火山岩气藏测试压裂诊断及控制技术

大庆油田火山岩气藏孕育着大量的天然气资源,储层岩性复杂,压裂改造困难。针对火山岩储集层压裂成功率低的难题,建立了地层压降曲线分析模型及测试压裂诊断解释图版,并阐述了导致缝内低净压、近井高摩阻、高停泵压力梯度、高滤失和无特征砂堵等疑难问题的机理和原因,形成了相应的5种不同类型储集层的诊断评价标准和控制处理技术。测试压裂诊断及控制技术的应用为大庆油田深层火山岩气藏压裂改造,为取得较好的增产效果提供了技术保证,对大庆油田天然气的勘探与开发具有重要的现实意义。     

牛东火山岩油藏压裂技术研究与应用

火山岩油藏由于岩性坚硬、致密、裂缝分布范围小且复杂,因而沟通性差,开发程度低。以牛东火山岩油藏为背景,研究形成了火山岩油藏压裂技术。该技术以低排量,控制缝高、连续段塞加砂以及高砂比等技术相结合,实现深穿透、造有效长缝,克服了火山岩油藏压裂的技术难点。并采用胶囊和APS双元破胶技术,解决了压裂液在40℃以下破胶慢的难题,1 h完全破胶,破胶液粘度小于3 mPa·s。通过现场应用效果,证实该技术适用于低温火山岩油藏的压裂施工作业,增油效果显著。     

停泵后裂缝内液体温度恢复的研究

本文提出了一种新的计算停泵后裂缝内液体温度恢复的数学模型,在此基础上可对裂缝闭合过程进行比较详细的研究,使二维压裂设计更趋完善。     

小龙湾粗面岩油藏压裂技术

针对小龙湾粗面岩油藏储层温度和施工压力较高、流体滤失量和沿程摩阻大、启裂泵压和砂堵机率高等压裂施工难点,分别研究了粉砂、油溶性以及液体降滤失剂,认为液体降滤失剂与粉砂/油溶性降滤失剂配合使用,效果最好;针对启裂泵压高的情况,研究了压前酸预处理、小型测试压裂辅助补孔、多脉冲加载破岩启裂等技术;另外还研制了耐高压压裂工具KL65-105型压裂井口、Y422系列深井压裂封隔器等,初步形成了相对比较完整的火山岩压裂配套技术,并在现场进行了大量的推广应用,取得了较好的增产效果.     

玛湖凹陷风城组页岩油藏水平井压裂裂缝扩展模拟

水力压裂是玛湖凹陷二叠系风城组页岩油藏有效的开发手段,但压裂裂缝扩展特征不明确。针对该区水平井压裂起裂难和加砂难的问题,亟需开展水力压裂模拟,明确天然裂缝、岩石力学性质和施工参数对压裂效果的影响。依据玛页1H井实际泵压、压裂液排量、加砂量等压裂施工参数,采用Abaqus软件和Petrel软件建立二维压裂裂缝扩展模型和三维水力压裂模型,开展压裂裂缝扩展数值模拟。结果表明,压裂改造效果与天然裂缝关系密切,天然裂缝发育处岩石抗拉强度越小,压裂裂缝越易被天然裂缝捕获;当压裂段内杨氏模量较大时,形成的压裂裂缝缝宽小,且多沿着天然裂缝走向扩展滑移,加砂难度大;当压裂段内杨氏模量较小时,形成的压裂裂缝缝宽较大,可直接穿过天然裂缝,加砂相对容易。     

裂缝延伸压力的现场确定方法研究及应用

根据新疆鄯善油田38口井的压裂施工资料,拟合出裂缝延伸压力梯度与压裂目的层压力系数之间的关系。经验证,该方法简单可靠。在新区进行压裂设计时,由于没有先前的压裂施工资料可供借鉴,此时可用该方法对裂缝的延伸压力进行估算,进而掌握地面施工系压和功率消耗情况,并由此选择地面设备、井下工具及部分压裂工艺参数,使压裂设计更具科学性。     

基于时间步长线性叠加法的孔隙—弹性介质水力裂缝扩展机理研究

时间步长线性叠加法(TLSM)已被广泛用于建模和分析多个竞争性水力裂缝在恒定内压载荷下的扩展过程｡文章改进了TLSM方法,考虑储层孔隙弹性的影响,加入典型诊断性压裂试验(DFIT)的压力监测数据进行拟合,通过细化横向网格,在TLSM模型中使用真实的压裂试验数据来模拟多个动态裂缝的扩展,研究了随时间变化的压力和孔隙弹性对缝网发育的影响｡研究结果表明,基于TLSM的模型可以量化和可视化裂缝发育随时间的压力变化,使用DFIT数据,可以有效地分析孔隙弹性介质地层,定量描述裂缝扩展过程中空间应力集中变化的动态可视化｡该模型有助于现场施工过程压裂方案的调整,改善对缝网发育的控制｡     

岩石断裂韧性与声波速度相关性的试验研究

断裂力学是水力压裂研究的重要组成部分,在现有水力压裂模拟模型的基础上,提出了一个对空心厚壁圆柱形岩样施加内压而测定岩石断裂韧性的简单方法,并对部分砂、页岩试样进行了测试;建立了岩石断裂韧性与声波速度和动态弹性模量之间的关系,认为岩石的断裂韧性与纵波速度、横波速度和动态弹性模量有较好的线性相关性,为利用油井测井资料预测深部地层岩石断裂韧性打下了基础。