稳定电场裂缝监测技术在煤层缝网压裂中的应用

前期大量压裂数据分析认为大规模高排量活性水压裂不适用于所有煤层气井，煤岩力学特征与压裂工艺、压裂施工参数未能合理匹配是其主要原因，但如何监测压裂缝网是评价施工效果的关键。为此，依据稳定电场裂缝监测原理，通过施工前后的地面电位随施工时间的相应变化，解释压裂裂缝的走向和裂缝在平面上的形态。在现场，金试3向1井分别对3套煤层采用高黏度胍胶液体、小排量压裂施工，取得了较好效果。应用效果表明：①监测信号反映主裂缝形成-主裂缝向深部延伸、停止-形成网状裂缝-网状裂缝（电位差）峰值；②返排流体方向和压裂监测裂缝延伸方向相一致；③应力差系数是裂缝形态关键因素之一，可认为系数小于0.3时，应用此工艺可具备形成网状裂缝的条件。结论认为，该方法可对压裂工艺的效果进行很好的评估，也为优化网状裂缝压裂施工参数提供有益的指导。     

利用二次压裂中裂缝方位的改变提高气井产量

对地下裂缝不发育的气井进行二次压裂可以提高产气量。描述了 2口具有深穿透原始裂缝的致密气井通过二次压裂增产的过程。地面测斜仪的监测表明 ,二次压裂诱发裂缝的方位与原始裂缝是正交的。     

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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。文章提出的水力裂缝模型的自动识别及动态监测技术，可以对岩石发生破裂到停泵前这一段压裂施工压力数据进行准确分析，自动确定裂缝模型并求取裂缝动态参数。这样就可以实时的知道裂缝发育、发展和闭合的情况，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。     

定向井压裂特征及原因分析

为了减小定向井的压裂施工难度,提升定向井增产效果,对定向井压裂中表现出的特征进行了研究和分析.定向井压裂通常表现出以下特征:施工泵压较直井高;施工难度较直井大;压后效果普遍较直井差;当井筒方位与地应力场最大水平主应力方向垂直时,施工难度更大,并易砂堵.研究分析其原因有:裂缝空间转向、近井效应和多裂缝的形成造成定向井压裂施工难度大和压后效果普遍较直井差;井筒方位与最大水平主应力方向垂直时,压裂中更易产生多裂缝且很难形成单一的主裂缝,导致施工难度极大、易砂堵.研究为正确实施定向井压裂和提高单井产能提供了技术支持,同时为定向井储层改造工艺技术进步奠定了重要基础.     

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。     

水平井压裂裂缝起裂及延伸规律模拟实验研究

应用水平井多级压裂技术对油气储层进行体积压裂缝网改造,已经广泛应用于非常规油气资源开采中,但较少研究水平井井筒走向与地应力方位的关系对压裂裂缝起裂及延伸的影响,以及主应力差对裂缝复杂程度的影响等问题研究。根据现场水平井压裂施工要求,通过物模压裂实验模拟了低孔低渗砂泥岩地层水平井在裸眼完井与套管射孔完井2种完井方式下,主应力差为10MPa和4MPa,水平井井筒方位角分别为0、30、45、60、90°时的裂缝起裂和延伸规律。结果表明：主应力差对裂缝起裂影响很大,应力差越小起裂压力越高,裂缝起裂和延伸越复杂;裂缝沿井筒轴向起裂,在井筒两端裂缝最终转向垂直于最小水平主应力方向延伸;水平段井筒沿最小水平主应力方向时,压裂能够形成横断缝。该研究对理解不同方位角的水平井压裂裂缝的起裂及裂缝延伸规律具有重要意义。     

地面微地震监测技术在五宝浅006-1-H1井加砂压裂改造中的应用

在天然气开发过程中,压裂工艺是增产提效的关键措施,压裂产生的裂缝和压裂规模是评价压裂效果的参考依据,常规电位法压裂监测技术不能完全监测裂缝的长度﹑高度﹑宽度和方位角,而地面微地震监测技术能较好地解决上述问题。在五宝浅006-1-H1井加砂压裂改造中：(1)通过微地震事件分布位置、数量关系及响应特征,及时优化调整压裂施工参数;(2)通过微地震事件点评价暂堵转向工艺应用效果和不同暂堵剂暂堵效果。应用结果表明：(1)在地面微地震监测指导下,五宝浅006-1-H1井本井压裂造缝效果明显,裂缝平均延伸长度约为369 m,井筒西侧裂缝延伸平均长度约140 m,东侧延伸平均长度约220 m,整体东侧延伸大于西侧;(2)压裂改造效果较好,不含天然缝储层改造体积约2 778×10⁴m³,含天然裂缝储层改造体积约为4 254×10⁴m³,井筒东侧较西侧改造更充分。     

裂缝性储层水平井压裂过程中起裂条件研究

常规储层的压裂施工遇到的裂缝较少,所以压裂设计中假设裂缝尺寸固定不变,所以误差不大;然而针对裂缝性储层压裂设计,必须考虑井筒压力增加引起井筒多条裂缝的尺寸变化,以及其对滤失量和井筒内压力的影响。将压裂过程中井筒压力引起的裂缝宽度变化引入到经典的基质、裂缝滤失理论中,同时借鉴现场施工常用的管柱摩阻计算方法,建立了由滤失和压缩引起的裂缝性储层井筒憋压模型。该模型主要对不同水平井长度下基质孔隙度、渗透率,天然裂缝缝宽、缝长、缝密,工作液密度、黏度,以及岩石破裂压力对施工压力的影响进行分析。研究表明储层的基质渗透率、裂缝发育情况是影响裂缝起裂的主要因素,地层的抗张强度对施工压力的影响最为明显;施工过程中工作液密度比其黏度对井口施工压力影响更显著。该研究对裂缝性水平井压裂工艺优化具有重要的指导意义。     

井下微地震裂缝监测设计及压裂效果评价

井下微地震监测技术作为监测压裂效果的有效手段之一,首次在长庆油田的庄19井区得到了应用。本文在简要介绍井下微地震压裂监测技术的基础上,论述了选井选层设计、测震传感器的布置优化、井筒体液设计和压裂设计,并利用微地震压裂监测结果分析了压裂井的裂缝展布特征,验证了压裂施工效果。该方法对于验证传统方法的准确性、提高裂缝测试水平及油田开发效果具有重要意义。     

页岩油前置超临界二氧化碳压裂造缝技术

针对松辽盆地南部G1H井青一段泥页岩储层天然裂缝不发育的特点，为解决该井常规体积压裂缝网复杂程度有限的难题，研究了前置大排量超临界二氧化碳造缝技术。利用超临界态二氧化碳表面张力低，流动性、扩散性强的特点，提高裂缝破岩能力，增加裂缝复杂程度。温度场模拟显示，G1H井近井筒9 m以上的位置，温度都能超过31℃,同时地层压力达到25 MPa,井底满足超临界二氧化碳的形成条件。该井施工过程中，微地震裂缝监测显示裂缝形态复杂，改造体积较大，压后评估二氧化碳压裂事件产生效率约是水力压裂的4.6倍，造缝效果很好；测试过程中，稳产油36 t/d,增产效果显著。该技术对青一段泥页岩储层具有较好的适用性，为后续松辽盆地页岩油的高效开发提供了借鉴。     

周边脱砂压裂模型优化设计

周边脱砂压裂技术是压裂技术从常规压裂到脱砂压裂,再到端部脱砂压裂技术之后发展起来的一种新的技术,只有该技术才可能在压裂中形成相对较短、较宽裂缝。目前对于脱砂压裂裂缝扩展模型的研究大都忽略了裂缝纵向流动。为此,在前人的研究基础上,针对周边脱砂压裂的特点将带缝高压降影响的拟三维模型引入到脱砂后裂缝扩展模型,在脱砂后模型中考虑缝宽方向压降对裂缝扩展的影响,推导了适合周边脱砂压裂的脱砂后新模型;并在此基础上开发了适合周边脱砂压裂扩展的模拟软件,模拟结果与现有商业软件(三维)模拟结果相吻合,证明建立的脱砂后模型考虑因素全面,对脱砂后缝宽预测更符合实际。     

基于诱导应力的页岩气“井工厂”压后效果评价

水力压裂是页岩气高效开发的必要措施,页岩气压后效果评价是提高页岩气压裂水平的关键。文章 以涪陵一页岩气井平台为例,提出了一种针对页岩气压裂后应力场分析的压裂效果评价新方法。根据现场微地震 实时监测结果获得了 ３口井压后裂缝情况,在此基础上,采用有限元模拟软件建立了 ３口井压裂后应力场模拟有 限元模拟模型。重点分析了压裂后最大、最小水平主应力场变化,缝长和间距对压后诱导应力场的影响,分析发 现,裂缝条数增加、裂缝长度不均匀将极大地影响压后诱导应力场;长裂缝将抑制中间短裂缝的扩展;各条裂缝缝 长差异不大时有利于裂缝扩展;段间距对裂缝中心产生的诱导应力场影响较小;裂缝尖端诱导应力为压应力时裂 缝延伸受限,ＳＲＶ相对较小、压后产量较低。     

清水压裂自支撑裂缝面闭合残留宽度数值模拟

清水压裂技术在低渗透油气藏中获得了成功应用。清水压裂技术不需加沙,使压裂形成的裂缝只能依靠其表面的凹凸不平形成自支撑,从而达到导流的目的。因此,裂缝表面的凹凸不平程度将影响清水压裂的效果。以粗糙度表征岩石表面凹凸不平的程度,结合岩石裂缝表面的分形特性,利用二元分形差值函数,构造了不同粗糙度的岩石裂缝表面,利用有限元软件,模拟了不同粗糙度条件下岩石裂缝面闭合残留宽度值。模拟结果表明,裂缝闭合残留宽度与岩石裂缝面的粗糙度有关,粗糙度越大,残留宽度越大。研究结果为确定是否采用清水自支撑压裂技术和实施清水压裂后产能预测提供必要的参考数据。     

苏里格气田水平井段内精细分簇压裂技术研究与应用

暂堵压裂作为一项实现封堵老缝、造新缝、增大泄流面积的关键技术,已成为长庆油田老井稳产、新井提产的主体技术,具有效率高、成本低、见效快等技术优势。借鉴油井直井、定向井暂堵转向压裂的技术优势,结合长庆苏里格气田水平井固井完井桥塞分段压裂工艺技术特点,开发一种满足长庆苏里格气田储层特点及工艺需求的自降解暂堵剂,形成水平井段内无工具精细分簇改造技术。通过对段内已改造簇的人工裂缝及缝口进行封堵,使井筒升压,开启新簇裂缝,且在新簇的改造过程中,暂堵材料必须保证足够的强度对已改造簇持续封堵,待单段改造结束后暂堵材料开始自降解,提高了簇的开启和改造程度,实现簇间暂堵无工具精细化改造的目的。该技术现场试验效果显著,测试无阻流量是常规直井、定向井的９倍左右,是水平井平均无阻流量的 ２倍以上,单井产量明显提高。     

煤层气水力压裂微地震监测技术在鄂尔多斯盆地东部M地区的应用

为探索研究二叠系下统太原组和山西组煤系地层水力压裂效果,以鄂尔多斯盆地东部M地区煤系地层太原组和山西组为例,以微地震井中监测为技术手段,实时监测压裂效果,结合微地震事件属性特征分析人工裂缝网络连通性,解决复杂区域裂缝网络控制问题,为煤系地层水力压裂过程中压裂方案设计与调整提供依据,并对施工过程质量控制提供依据。现场实施取得良好的效果,实时调整压裂方案,为煤系地层水力压裂和储层评价提供了依据和技术保障;利用井间应力干扰可以促成大范围裂缝带的形成和沟通,形成更大的裂缝体积和渗流通道,对产能的改善作用更加明显,提高开发效率。     

无壳体高能气体压裂弹工艺介绍

无壳体高能气体压裂弹采用多级连接装配 ,通过电缆直接作用于目的层 ,既可在地面组装 ,也可在井口连接。其燃烧产生的高能气体 ,可使油气层形成多条裂缝 ,解除了油气层的污染 ,同时这些裂缝又与天然裂缝连通 ,对地层压裂和解堵效果明显     

电位法裂缝监测技术在浅层火山岩油藏水力压裂中的应用

以电位法裂缝监测技术在克拉玛依油田J230井区石炭系火山岩油藏水力压裂过程中的应用为例,利用监测结果对压裂效果、裂缝产状等进行分析评价,同时结合井口压力监测可获得闭合压力、液体滤失系数、液体效率等数据,为该类油藏压裂优化设计,措施方案优选,注采单元的整体治理及提高采收率提供了参考依据。     

煤层气井脉冲压裂技术研究现状

目前,煤层气井压裂主要采用水力压裂工艺,受到储层特性的限制,以及大型压裂设备和作业规模的约束,地层裂缝达不到生产要求。脉冲压裂是在较低的压力条件下,形成更为复杂的裂缝网络,增大有效裂缝体积和连通程度。因此,相应的脉冲压裂技术和设备得到持续发展。通过调研国内外的最新压裂技术和设备,从技术原理、技术特点以及实际应用效果等方面介绍了高能气体脉冲压裂、等离子脉冲压裂、高速通道压裂和金属丝电爆炸压裂技术。通过比较现有的技术和设备,认为井下脉冲压裂设备有更好的发展前景。     

沁水盆地郑庄区块煤储层水力压裂曲线类型及其地质影响因素

基于郑庄区块64口直井的压裂曲线分析,对水力压裂裂缝的扩展规律进行了总结,深入探讨了水力压裂曲线类型与煤体结构、天然裂缝发育、埋深和构造应力的关系。研究结果表明:最小水平主应力值较大、裂缝发育情况较差,不利于煤层起裂形成主缝,易形成上升型压裂曲线;最小水平主应力值较低、裂缝发育条件较好时,煤层容易起裂形成主缝,易形成下降型、稳定型和波动A型曲线;当垂向主应力与最小水平主应力相差不大时,易同时发育水平缝和垂直缝,形成波动B型曲线。大样煤岩压裂模拟实验表明该评价结果具有较好适用性。     

页岩气储层层理方向对水力压裂裂纹扩展的影响

页岩气储层具有不同于常规储层的层理结构,使得其水力压裂规律也与常规水力压裂有所不同。为研究天然层理方向 对水力压裂过程中裂纹扩展的影响,利用三轴水力压裂实验系统进行了页岩水力压裂实验,并基于扩展有限元法开发了水力压裂起 裂判据,建立了三维页岩气储层水力压裂计算模型,研究了层理方向对页岩储层水力压裂裂纹扩展的影响。结果表明：①页岩气储 层水力压裂裂纹扩展规律由原地应力状态和层理面结构及强度共同决定,层理方向是水力压裂裂纹扩展方向的主控因素,若压裂后 层理面法向拉应力先达到层理面抗拉强度,裂纹沿层理方向扩展,反之,裂纹则垂直于最小地应力方向扩展;②裂纹沿层理面扩展 时,层理法向与最小地应力方向夹角增加,起裂和扩展压力增大,裂纹面积减小;③裂纹整体呈椭球非平面扩展,随着压裂液的注入, 裂纹面积增加,地层总滤失率增加,裂纹扩展速度减小。压裂实验与模型计算所得的压裂裂纹扩展规律相吻合,从而验证了页岩气 储层水力压裂模型的有效性。