高阶煤储层地应力特征对煤层气开发的影响

地应力场分布规律对井位部署及压裂改造规模的确定具有重要意义。为明确沁水盆地郑庄区块地应力的分布规律,揭示地应力对煤层气开发的影响,通过实验测试和测井计算的方法获取岩石力学参数和地应力,利用Ansys软件建立郑庄区块煤储层的三维地质-力学模型,采用有限元法对地应力场展开数值模拟,精细描述地应力特征,进一步探究其对煤层气开发的影响,并提出合理开发建议。研究结果表明,郑庄区块地应力有σ_H>σ_v>σ_h的规律,处于走滑断层地应力状态;水平最大主应力为15.6～28.2 MPa,方向主要为北东-南西向;背斜发育处地应力普遍较低,向斜发育处地应力普遍较高,断层发育处地应力通常偏低。研究成果为煤层气开发过程中井位部署、井眼轨迹优化和压裂设计提供一定的理论指导。     

高煤阶煤层气储层动态渗透率特征及其对煤层气产量的影响

通过开展干样煤储层地质效应实验,结合数值模拟方法,研究了煤储层渗透率动态变化特征及其对煤层气井产能的影响。实验结果证明,煤储层渗透性在开发过程中呈不对称“U”型变化,初期以应力敏感性为主,随着开发进程深入,基质收缩效应逐步增强。当压力从2 MPa增加到10 MPa时,气相渗透率降低90%;应力降低后,渗透率不能恢复到原始水平。P&M渗透率模型模拟结果说明,渗透率初期减小,后期增大;压力降至临界解吸压力4.4 MPa时,渗透率降低了34%;继续降压至2.5MPa时,渗透率提高至初始水平,压力递减至0.7 MPa时,渗透率增至初始渗透率的2.8倍。同时,煤储层地质效应严重影响煤层气井产能。因此,煤层气生产应以渗透率动态变化为依据,不断进行调整和优化。     

常规测井参数对煤层气储层地应力敏感性分析

较高的资源丰度和良好的渗透性是煤层气富集高产区优选的关键因素,但渗透性相比资源丰度而言,对煤储层产能的影响程度更大。 由于地应力对煤储层渗透性的影响作用显著,因此,对常规测井参数与地应力之间的敏感性进行分析!可以为煤层气富集高产区的优选提供参考依据。文章利用压裂法分析了沁水盆地南部山
西组主力产气煤层地应力特征,对各压裂井段常规测井参数进行了提取,分析了各测井参数对地应力的敏感性。结果表明,深、浅侧向电阻率、电阻率差、纵波时差及伽马 - 个测井参数与煤岩水平最小主应力具有较好的相关性;煤岩水平方向主应力差(σ_H-σ_h)仅与深、浅侧向电阻率及电阻率差3个参数具有较好的相关性。     

储层溶洞对地应力分布的影响

碳酸盐岩储层大多发育溶洞,溶洞会影响附近的应力分布,而在储层压裂改造过程中,应力状态会影响水力裂缝的起裂与扩展。本文研究基于有限元软件ABAQUS建立溶洞附近应力场分析模型,研究椭圆形溶洞的长轴与最大水平主应力方向夹角对溶洞附近应力场分布的影响。研究结果表明,在溶洞附近,最大水平主应力方向趋于与溶洞壁面轮廓相切或平行,最小水平主应力方向趋于与溶洞轮廓边缘切线正交,自然条件下水力裂缝不能沟通溶洞;在椭圆形溶洞长轴方向上,最大水平主应力和最小水平主应力均大于原始水平主应力,在椭圆形溶洞短轴方向上,最大水平主应力和最小水平主应力均小于原始应力,且随着与溶洞距离的增加,水平主应力逐渐恢复至原始状态,研究结果对现场压裂施工具有重要的指导意义。     

海陆过渡相储层不同岩性断裂特征及其对压裂的影响

岩石断裂力学性质是决定储层压裂改造效果的内在地质力学基础,明确海陆过渡相储层不同岩性断裂力学性质对于优化压裂改造措施、改善造缝效果具有现实意义。以鄂尔多斯盆地东缘海陆过渡相储层为研究对象,开展储层多种岩性断裂韧性测试,明确储层不同岩性断裂力学特征及影响因素,并在有限元平台建立了具有测井岩石力学参数分布特征的压裂数值模型,着重研究了岩性组合对裂缝高度扩展规律的影响。结果表明：海陆过渡相储层岩性复杂,富含石英和黏土矿物,力学变形破坏呈较强的脆性特征;与海相页岩相比,海陆过渡相储层岩石具有低断裂韧性的特点,断裂韧性值大小呈现煤岩<碎屑沉积岩<灰岩的特征,其中植物碎屑、纹层等弱结构面通过改变断裂路径影响相应岩性的断裂韧性,有较强的劣化作用;储层岩石静态弹性模量是控制不同岩性断裂韧性的重要力学因素,断裂韧性与静态弹性模量具有线性正相关性;储层岩石具有较强的层间力学非均质性,水力裂缝高度倾向钝化于由泥岩层进入砂岩层过程中,储层夹煤层将明显降低裂缝高度,增大支撑剂在储层非均匀铺置的概率。储层地应力对裂缝高度形态的影响与岩性组合有关,因此在前期水平井穿行轨迹选择需要重视水平井上、下岩性组合特征对后续水平井压裂效果的影响。     

地应力变化对重复压裂技术的影响

对吉林油田地应力变化对重复压裂的影响及出现的问题,从理论和矿场试验进行了分析和探讨,同时就低渗透油田重复压裂发展趋势提出了一些看法及注意的问题。以前关于裂缝扩展的研究集中远井筒,对近井周围的应力状态研究不够。近几年,在重复压裂现场实践中发现施工压力逐渐升高,在吉林油田部分区块都发现了这样的现象。经过理论与现场实践的验证,已开发区块的层位地下应力场发生改变,引起施工压力升高。吉林油田利用美国Pinnacle公司地面倾斜仪对新民地区两口井进行矿场测试验证表明,重复压裂裂缝是可以发生转向的。这一成果为老油田重复压裂提供了重要的科学依据。     

地应力变化对重复压裂技术的影响

经过理论与现场实践的验证发现,近几年由于已开发区块的层位地下应力场发生改变,引起吉林油田部分区块施工压力升高。针对吉林油田地应力变化对重复压裂的影响及出现的问题,从理论和矿场试验等方面进行了分析和探讨,就低渗透油田重复压裂发展趋势提出了一些看法及应注意的问题。利用美国Pinnacle公司地面倾斜仪对新民地区两口井矿场测试验证,重复压裂裂缝是可以发生转向的。该发现为老油田重复压裂提供了科学依据。     

异常高地应力致密砂岩储层压裂技术研究

随着勘探的不断深入,首次在新探区采用压裂技术时难度越来越大,部分井岩性致密,加之地应力异常高,导致压裂施工时在低排量情况下施工压力非常高,无法加砂而使压裂施工失败,达不到改造和认识储层的目的。文章以武1井为研究对象,该井为吐哈油田在民和盆地的一口探井,第一次压裂因施工压力异常高,在1.3 m³/min排量下井口压力达到83.3 MPa,支撑剂根本无法进入地层而未获成功。通过分析武1井首次压裂失败的原因,研究并采取了高能气体压裂、酸化解堵等近井筒处理措施和小粒径支撑剂、支撑剂段塞、优化泵注程序等针对性工艺,使第二次压裂施工获得成功,加砂26.04 m³,压后日产水5.0 m³,日产气2000 m³,这对类似储层的压裂改造积累了宝贵经验。     

利用测井、压裂资料求取储层地应力的方法

地应力和破裂压力是十分重要的工程基础参数.文中利用声波、密度和自然伽马等测井资料计算出地层岩石动态力学参数;由于实际工程中采用的是岩石静态力学参数,故通过拟合的动静态参数转换关系式计算出了岩石力学静态参数;实际工程应用必须考虑构造应力,结合典型井段的压裂资料和测井资料反算出地层构造应力系数,结合地应力计算模型和破裂压力计算模型,使用VB6.0编程计算地应力.以×井3 590～3 920 m层段为例,计算出岩石力学参数、地应力和破裂压力连续剖面.该层段构造应力系数为0.462和0.586;最小水平主应力62.417～84.565MPa;最大水平主应力67.651～94.474 MPa;破裂压力75.346～93.241MPa.文中所使用的方法计算结果精度高、实用性强.     

前陆盆地山前构造带地应力响应特征及其对储层的影响

在我国西部前陆盆地山前构造带,地应力对储层性质的影响很大,不同的局部应力环境造就了显著的储层品质差异.研究发现,泥岩对地应力响应十分灵敏,利用这种特性可对地应力进行定性、定量评价.将计算结果与声波发射试验确定的原地应力大小进行对比,两者在误差范围内吻合较好,这表明该方法具有一定的可靠性.在对单井地应力分析的基础上,确定了地应力分布与储层分布的关系,研究了地应力对储层品质的影响,并分析了局部地应力分布与构造样式的关系,为复杂地质条件下油气储层评价提供了新思路和新方法.     

煤层气储层渗透率特征研究

采用煤岩渗流试验装置,研究了煤层气储层中气体的渗流规律,以及气体滑脱效应、有效应力对煤岩渗透率的影响。从理论上研究了煤岩孔隙系统特征。研究结果表明,由于煤岩特殊的双重孔隙介质特征,有效应力对渗透率影响非常严重。岩石总有效应力增大,煤岩渗透率下降。而卸压时渗透率只能得到一定程度的恢复,从而造成渗透率的损失。     

煤层气井压裂效果评价方法

通过把压裂施工阶段作为试井注入阶段,压裂施工后关井作为试井的压降阶段,对压降曲线进行试井分析,得到裂缝长度等压后储层参数,进而对压裂效果进行评价,并制定了压后效果评价标准,对不同类型煤层气井的压裂工艺、施工参数和压裂液体系进行优化,为下步整体压裂排采效果的综合评价提供了可靠的依据。     

压裂参数对煤储层水力压裂裂缝的影响

以沁水盆地南部为研究对象,以流体连续性方程和裂缝内的压降方程为依据,以有限元软件ANSYS为平台,模拟了注入压力和压裂液黏度等压裂施工参数对煤储层水力压裂起裂压力和裂缝扩展的影响。模拟发现,裂缝起裂瞬间,射孔尖端受到的张应力等于煤岩的抗拉强度,且随着远离裂尖而逐渐减小;最大缝长和最大缝宽都随着注入压力的增大而近似线性增大;随着压裂液黏度的增大,最大缝长逐渐减小,最大缝宽逐渐增大,裂缝的起裂压力不变化。     

沁南潘河煤层气田区域地质特征与煤储层特征及其对产能的影响

沁水盆地南部（以下简称沁南）潘河煤层气田是中国最早具有良好经济效益的规模化商业开发的气田,分析其区域地质与煤储层特征,评价其煤层气可采性和生产潜力,可为选择气田井网形式、钻完井技术、增产改造技术,确定适宜的排采制度提供基础和依据。为此,充分利用该区200多口煤层气生产井资料、以往煤田地质勘探资料和煤层气参数井资料,精细描述了煤层气田区域地质和煤储层特征,分析了影响煤层气产能的地质、储层因素。结果表明：该区地质构造简单,次级褶皱构造发育;煤层发育稳定,厚度大（3^#煤层厚度为6.5 m左右）;煤变质程度高,属于无烟煤;含气性良好,含气量较高,但平面上变化较大,气体质量好,甲烷含量超过98%;含气饱和度高,介于95%~100%;渗透率相对较好,储层压力较高。总体上,地质和储层特征参数显示该区具有煤层气富集和高产的有利条件。根据PH1-009、TL-006、TL-007等煤层气参数井测试数据,以及潘庄一号井田的煤田勘探资料,建立了气田地质模型,以期指导今后的井网设计、工程技术选择,实现气田的高效开发。     

基于地质因素的煤层气储层压裂产能分类评价

煤层气储层压裂产能受地质因素和工程因素共同影响。分析不同压裂产能的地质影响因素,综合不同区域地质影响因素进行压裂区优选,建立适用于鄂东缘H区的压裂产能预测分类标准。鄂东缘H区煤体结构主要划分为原生结构煤、碎裂煤、碎粒煤,测井信息与不同煤体结构之间的关系随着煤体结构越破碎,井径扩径越严重,深电阻率逐渐降低;煤层厚度、煤体结构、含气量、地应力、天然裂缝是影响压裂产能的地质主控因素。对21口新井32个煤层气压裂层段进行了压裂产能预测检验,预测符合率达84.4%。     

微观储层特征对开发效果的影响

本文分析了引起微观储层特性的影响因素,以及储层特征对开发效果的影响。     

致密砂岩储层地应力对电阻率测井的影响

库车坳陷克拉苏构造带储层主要为致密砂岩储层,其埋藏深、地层条件复杂,受岩性、应力挤压等因素的影响,使得利用电阻率曲线识别地层流体性质变得比较困难。 基于测井资料,在着重研究地应力大小、方向对该区地层电阻率测井响应的影响等方面,绘制了地层电阻率与地应力交会图,并根据电成像资料统计该区不同区块地应力方向与裂缝走向。 结果表明：随着水平主应力差的增大,地层电阻率呈指数增大的趋势;当水平最大主应力方向与地层裂缝走向夹角较小时,地层电阻率与水平主应力差的相关性较好;当水平最大主应力方向与地层裂缝走向夹角较大时,地层电阻率与水平主应力差的相关性变差。     

煤层气井压裂效果影响因素分析与技术对策

煤层作为自生自储式非常规储层较常规储层开采难度大,在我国直接表现为单井产量低,严重制约煤层气产业发展。以压裂煤层气井产能为基础,分析并研究了影响压裂效果的因素及其影响方式,主要包括压裂液类型、支撑剂性能、排量和砂比等施工参数以及应力状态的改变,其主要通过作用于渗透率、导流能力、裂缝的延伸来对增产效果产生影响。最后针对国内外技术现状提出可提高煤层气井压裂效果的技术对策,为进一步发展我国煤层气井增产改造技术提供视角。     

地应力对爆炸压裂影响规律的数值模拟研究

为了揭示地应力场对井内爆炸压裂作用下裂缝形成及分布的影响规律,进行了井内爆炸压裂室内模拟试验。基于弹塑性损伤理论建立了井内爆炸压裂数值计算模型,在借助试验结果验证模型准确性的基础上,研究探讨了地应力场对爆炸压裂作用下裂缝扩展规律的影响。研究结果表明:试验条件下,炮眼内炸药爆炸后并未对炮眼造成粉碎性破坏,且裂缝沿曲线扩展;爆炸压裂作用下井壁围岩中将产生长而宽的主裂缝和短而细的次裂缝;主裂缝扩展方向受地应力场控制,垂直于最小水平地应力方向;不同地应力场条件下,裂缝扩展范围及密度亦随之发生改变。 研究表明,准确掌握地应力大小及方位,有利于控制主裂缝的扩展及分布形态。