碳酸盐岩酸化中酸蚀蚓孔的理论研究现状与应用

酸蚀蚓孔是碳酸盐岩酸化／酸压中重要的物理化学现象。由于酸蚀蚓孔的出现，导致地层中酸液流动和滤失情况的改变，因而对施工效果有重要影响。介绍了碳酸盐岩酸化中酸蚀孔洞的形成，以及室内实验研究情况，对目前研究酸蚀孔洞的主要理论模型进行了概述，并介绍了可以应用于现场施工设计的考虑酸蚀蚓孔效应的酸液滤失计算模型。     

压裂液降滤失性能的实验研究

本文对常规聚合物压裂液滤失机理进行了实验分析,重点研究了具有造壁性压裂液的受滤饼控制的滤失系数C3。实验发现:在滤失的初始阶段,滤失速度较快,短时间后滤饼形成并不断增厚,滤失速度减慢并趋于稳定。通过降滤失实验对比分析,降滤失剂浓度为4%比浓度为1%的滤失系数降低了41.04%,说明了降滤失效果好。     

应力敏感条件下煤层压裂裂缝延伸模拟研究

为研究煤储层应力敏感性质对压裂裂缝延伸的影响,以清水为介质对晋城区块煤样采用围压恒定不变、孔隙压力渐变的方式进行了应力敏感试验,分析了净围压与渗透率之间的关系,考虑渗透率动态变化对压裂液滤失的影响,推导了煤层压裂滤失系数计算方程,建立了应力敏感条件下煤层压裂裂缝延伸模型并提出了求解方法,在应力敏感性质考虑前后,进行了现场煤层气井施工对比模拟计算。研究结果表明：围压一定时,随着孔隙压力增加煤样渗透率逐渐增大,孔隙压力从3 MPa增加到9 MPa,煤样渗透率从0.14×10 -15 m 2增加到2.06×10 -15 m 2,渗透率随着净围压的增大呈指数函数规律降低;滤失系数是施工时间与位置坐标的函数,具有动态变化性质,有效应力为7 MPa时,滤失系数为0.000 224 m/min 0.5,有效应力为1 MPa时,滤失系数为0.000 554 m/min 0.5,滤失系数与有效应力之间同样存在指数递减关系;考虑应力敏感效应前后,模拟计算结果与实际监测值之间的偏差分别为52.8%和26.8%,因此,考虑应力敏感效应的影响可以大幅提高模拟计算的准确度,使计算结果更接近实际情况。     

煤储层压裂液滤失计算模型

为揭示煤储层天然裂缝开启后的动态滤失过程,将裂缝的动态渗透率和煤储层裂缝-孔隙型双重介质的特性结合,建立煤储层压裂液的滤失模型,模型的拟合结果表明裂缝渗透率的动态变化导致天然裂缝中的滤失量几十倍的增加,而由于弹性储容比的影响,天然裂缝向基质中的窜流量反而减少。通过对比不同模型下的滤失量,可以得出动态滤失量是PKN和CGD模型下滤失量的4.5倍左右。为验证滤失模型的准确性,利用压裂酸化动态滤失仪进行实验,实验结果表明模型的数值拟合曲线与实验曲线有较一致的变化趋势,模型能较好地模拟煤储层天然裂缝中随时间变化的滤失过程。     

煤储层中压裂液滤失机理研究

煤岩中压裂液的滤失与煤中节理和微裂隙有很大关系。本文在剖析了经典滤失模型的基础上,对压裂液滤失与煤储层孔裂隙、渗透率之间的关系进行了研究。压裂过程中,压裂液延裂缝壁面向煤储层中渗滤,渗滤的主要通道为煤储层中的微小裂隙和主要裂隙壁面上的孔隙。煤储层的孔隙度是影响压裂液滤失量决定因素之一,基质渗透率、裂隙渗透率共同影响压裂液滤失速率。压裂实施过程中,压裂液的滤失并不是百害而无一利,只有通过压裂液的部分滤失,滤液才能进入主干裂缝附近的一些较小的微裂缝中,微裂缝之间相互连接,甚至延伸至主干裂缝,最终形成复杂的裂缝网络,这即为滤失向有效压裂转化机制。     

煤层气储层水力压裂裂缝扩展模型分析及应用

以往对于水力压裂裂缝扩展模型的研究,主要集中在砂泥岩储层,而对煤储层的研究较少。以沁水盆地安泽区块煤层气储层为例,建立了水力压裂裂缝扩展模型并对该模型的现场应用进行了研究。首先通过煤储层水力压裂裂缝形态的分析,选取相应的裂缝模型;然后运用滤失经典理论并结合煤储层应力敏感性特征,提出了动态滤失系数计算方法,进而建立了裂缝扩展数学模型并对影响缝长的主要因素进行了评价;最后,应用模型对煤层气井的裂缝几何参数进行计算,并与现场裂缝监测数据比较,提出了模型适用的地质条件。研究结果表明:安泽地区煤储层水力压裂以形成垂直缝为主;考虑煤储层应力敏感性后,研究区综合滤失系数从3.36 mm/min1/2增大到4.24 mm/min1/2,在影响缝长的诸多参数中,排量、滤失系数和压裂时间是最主要的3个因素;模型计算缝长和裂缝监测数据吻合较好,但模型应用也有一定的限制条件,适用于水力压裂不压开煤层顶底板,以及天然裂缝发育较少的煤储层。     

钻井液滤失对煤岩井壁稳定性的影响

煤岩具有割理、孔隙等多孔特性,钻井液易侵入,导致井壁围岩失稳。考虑钻井液滤失对煤岩的物理作用,以Mohr-Coulomb塑性模型为煤岩破坏准则,建立了煤岩井壁稳定评价的流固耦合模型,通过数值模拟,对比分析了钻井液滤失对煤岩应力场和渗流场的影响。结果表明:不均匀地应力的挤压作用使钻井液容易沿着最大水平地应力方向滤失;而钻井液滤失会导致孔隙压力增大,继而使井壁煤岩的应力发生改变,应力场最大值由最大水平地应力方向转移到了最小水平地应力方向,且应力极值由15 MPa增至17 MPa,不利于煤岩稳定;在正向压差条件下,钻井液会侵入煤岩孔隙,使孔隙压力增大,导致煤岩应力增大,引起煤岩失稳;因此,钻井液密度设计时应综合考虑井筒液柱支撑井壁和孔隙增压破坏井壁的影响。     

砂床法评价钻井液滤失性可行性研究

滤失量是评价钻井液性能最基本也是最重要的指标之一.因此,钻井液滤失量测量的准确与否直接影响到钻井质量的好坏.但是,几十年来,滤纸一直是测量钻井液滤失量的隔离介质.而滤纸的孔隙是均质的,地层孔隙是非均质的,所以,这种钻井液滤失量的测量方法不能准确反映地层的实际情况.如何更真实地模拟地层,尽最大可能提高室内钻井液实验的准确度,减小误差,达到提高钻井效率,保护油气层的目的是钻井液研究人员当前所面临的急需解决的问题.通过多种钻井液滤失量测量方法的比较可以得出用非均质孔隙砂床法来测定钻井液的滤失量,能更加真实地反映钻井液在井下的滤失情况.     

沁南与鄂东原生结构煤岩压裂液滤失效应对比实验研究

本文选取沁南和鄂东煤矿大块原生结构煤岩,通过改进的滤失仪设备进行压裂滤失实验,实时观察滤失现象,测量滤失相关参数,定性与定量分析滤失效应。实验结果表明,在同等泵送压力条件下,煤岩滤失性能差异很大,沁南煤岩滤失要大于鄂东煤岩。对比煤岩的裂缝发育特征发现,煤岩的滤失很大程度上受煤岩节理裂隙发育特征的影响。煤储层作为裂隙性储层,在裂隙发育区,必须采取合理有效的手段降低滤失性能,为下一步煤层气勘探开发提供理论依据。     

煤层气压裂综合滤失系数的影响因素评价

针对煤层气井投产前对煤储层进行水力压裂时,滤失量较大的问题,从煤储层特征和压裂施工2个方面分析影响综合滤失系数的因素.结果表明:煤储层方面影响因素主要有煤层动态渗透率、煤层孔隙内流体压缩系数、孔隙度等;压裂施工方面影响因素有压裂液黏度等.通过相关公式,并结合经典的综合滤失系数计算方法,定量评价了各个因素对综合滤失系数的影响.分析计算表明该评价方法具有可靠性和实用性.     

垂直压裂井和水平井产气量的计算方法

本文介绍了垂直压裂井和水平井产气量的一种计算方法，通过建立垂直井眼和水平井眼的水力模型，推导出产气量及其它参量的计算公式，引用具体的地层参数、流体特性和煤层中煤的吸附特性数据，进行定量计算。     

Oil Reservoir Productivity with Horizontal Circular Crack Formed by Hydraulic Fracturing

The approximate approach previously developed within the plane problem for calculating the inflow to the oil well after hydraulic fracturing is generalized for the horizontal crack of circular shape. The formulae are derived for estimating the increase in oil recovery and finding the shape of the crack formed by hydraulic fracturing.     

水锁效应的研究状况及预防和解除方法

在油、气藏的开发过程中，由于凝析水、地层水特别是钻井液、酸化液和压裂液将导致储层水锁，从而严重影响低渗透储层的渗透率。介绍了水锁的形成机理、度量标准和预测方法以及解除和预防水锁的方法等。最后，对解除和抑制水锁提出了建议。     

纯碱小苏打压裂液配制装备的研制

以石油压裂液纯碱小苏打配制工艺为基础,介绍了纯碱小苏打配制装备的构成及工作原理,并详细论述了精密给料装置、射流装置、干粉和胶液混拌装置的设计。该套装备应用于纯碱小苏打压裂液的配制,黏度达到实验室黏度的90%以上,压裂液中的纯碱和小苏打的组分比例准确,各组分混合均匀,pH值稳定。     

水平井分段多簇压裂裂缝扩展数值模拟

目前,非常规储层复杂裂缝扩展数值模拟的裂缝形态多为二维形态,并且将注入地层中的压裂液视为纯液体,但实际压裂液中有支撑剂的存在,导致模拟结果与现场实际结果存在较大差异,难以直接应用于现场优化设计。因此,本文基于三维位移不连续法,考虑压裂液、支撑剂在井筒和水力裂缝中的流动情况,建立了三维分段多簇压裂数值模型,采用Newton-Raphson法求解数值模型,分析了压裂液排量、黏度、砂比和簇间距等工程因素对多裂缝扩展的影响规律。结果表明,高黏度、高排量的压裂容易形成多条宽而短的裂缝,有利于支撑剂运移形成高导流通道,而低黏度和低排量的压裂会形成多条窄而长的裂缝,影响支撑剂的运移和压裂效果。随着砂比的增加裂缝高度逐渐变大、长度变小,此时裂缝中支撑剂分布浓度增大、远端裂缝缝宽变小,裂缝内流体和支撑剂流动受阻会导致砂堵现象;随着簇间距增大,裂缝间应力阴影效应减小,各裂缝更容易独立扩展,当簇间距减小时,中间裂缝扩展受到抑制且缝宽变小。研究结果可为水平井分段多簇压裂优化设计提供理论指导。     

测试压裂分析技术在渤海B油田的应用

测试压裂分析技术是水力压裂施工前获取储层物性参数和分析压裂液性质的手段,是压裂施工顺利进行的技术保证。结合渤海某油田沙河街油藏压裂工程,介绍了测试压裂应用过程和理论基础,并简单介绍几种求取地层闭合压力的数学方法。闭合压力是压裂施工关键参数之一,不同数学计算方法推导出的闭合压力不尽相同,现场压裂工程师要根据实际测试结果选取可靠的数值。压降曲线拟合是在模型中反推出地层关键参数的方法,拟合完毕即得到针对施工地层的压裂模型,在此基础上进行主压裂设计和裂缝预测是较为准确的,以此进行施工也是安全的。     

超低浓度多元改性胍胶压裂液在煤层气井中的应用

为解决常规胍胶压裂液破胶后大量残渣对煤层气储层造成严重损害的问题,通过对常规胍胶进行碱化和醚化改性,研制了1种新型多元改性胍胶DX-HPG,并以此为主要处理剂制备了1套适合煤层气储层的超低浓度多元改性胍胶压裂液体系。该压裂液体系具有良好的耐剪切性能、携砂性能和破胶性能,体系破胶液的残渣含量和表面张力均低于常规羟丙基胍胶压裂液,并且其破胶液对煤岩心的渗透率损害率小于13%,远远小于常规羟丙基胍胶压裂液。现场应用结果表明:超低浓度多元改性胍胶压裂液体系的性能达到了现场施工设计的要求,且XS-1井压后产气量明显高于使用常规羟丙基胍胶压裂液的邻井,起到了良好的压裂增产效果。     

基于零厚度黏聚力单元的水力压裂裂隙空间分布影响分析

作为页岩气开采关键技术,水力压裂在目标岩层产生大量裂隙,构成页岩气有效运输通道。因此,研究裂隙的空间分布和影响因素具有重要意义。采用连续-非连续方法,通过ins-coh程序在ABAQUS有限元模型全域内批量嵌入零厚度黏聚力单元,得到计算模型。考虑到水力压裂中的流固耦合,编写用户子程序确定孔隙压力初始场分布,并给出压裂阶段压裂液的流动准则和流固耦合方程。随着压裂液的注入,黏聚力单元发生破坏,连贯的张开区域形成页岩气运输通道。在验证该方法可行性基础上,结合西南某地区页岩气储层典型地质条件,进行三维水力压裂数值模拟。模拟结果显示:该方法能够合理模拟高水压下压裂液在岩体中流动,岩体裂隙面萌生、扩展、贯通的完整破坏过程。最后,通过设计多组模型进行对比分析,探究注液速度、初始裂隙间距和长度对裂隙空间分布的影响,为实际工程的方案设计提供指导意见。     

模糊免疫控制系统在石油压裂液配液站的应用

石油压裂液配液站控制系统决定了压裂液配制质量。介绍了模糊免疫控制原理及其控制器设计,并进行了仿真分析。同时,将模糊免疫PID控制算法应用到配液站胶粉给料调节过程中,应用表明,该系统按照预设的配比参数混配作业,下料精度高,基液混配均匀,鲁棒性较强。