临兴区块石盒子组致密砂岩气储层压裂缝高控制数值模拟研究

对含上下隔层的致密砂岩进行水力压裂增产作业时,储隔层间应力差、物性差异等地质因素和压裂液黏度、施工排量、射孔位置等工程因素对水力裂缝延伸规律影响显著。针对鄂尔多斯盆地东缘临兴区块石盒子组致密气砂岩储层,基于ABAQUS有限元计算平台,建立三维层状介质的压裂缝高数值模型,研究各因素对裂缝高度控制的影响规律。研究结果表明:临兴区块石盒子组储层压裂施工产生垂直形态的水力裂缝,储隔层应力差是最关键控制因素,当大于4 MPa时可以有效控制缝高;弹性模量低的隔层对控制压裂缝高有利;泊松比对于压裂缝高几乎没有影响;高储隔层应力差(4 MPa)下施工排量小于6 m~3/min时,裂缝延伸抑制作用明显;低储隔层应力差下(2 MPa)施工排量越大,裂缝在隔层内延伸程度越大;压裂液黏度低于10 m Pa·s时对压裂缝高影响很小;射孔位置的不同对于裂缝起裂阶段影响显著,储层上部射孔时裂缝最终形态和压裂缝高较储层中部射孔和全井段射孔差异很大。开展室内试验研究施工排量、射孔位置等工程因素对裂缝穿层扩展的影响,试验结果与数值模拟结果吻合良好。研究结论可为油田现场预测裂缝形态,选择合适层位,优化压裂参数提供借鉴。     

致密砂岩储层支撑剂优选研究——以临兴神府区块为例

为了降低水力压裂对致密砂岩储层进行改造的成本,更好地释放临兴神府区块储层产能,首先采用HXDL-2C支撑剂长期导流能力评价系统装置开展了支撑剂导流能力评价实验,主要研究了闭合压力、铺砂浓度、石英砂粒径和不同粒径组合、石英砂和陶粒组合比例对支撑裂缝导流能力的影响,然后结合文中提出的支撑剂优选原则和数值模拟研究来指导临兴神府区块太2段储层在压裂施工时进行的支撑剂优选工作。结果表明,闭合压力的增加会导致支撑剂导流能力减小;闭合压力一定时,导流能力随铺砂浓度增加而增大;不同粒径支撑剂组合,导流能力随小粒径支撑剂比例的增加而减小;石英砂和陶粒支撑剂组合,随陶粒所占比例的增加导流能力增大。在以上研究基础上,优选出石英砂(20/40目)∶陶粒(20/40目)=1∶1的组合比例在铺砂浓度为4 kg/m²的条件下进行太2段储层压裂施工时,增产效果较好。     

基于阵列声波资料评价致密砂岩可压裂性

对于致密砂岩储层的开发生产,水力压裂技术是一种行之有效的方法。储层的可压裂性是评价储层产能的重要指标。结合岩石力学实验,总结了储层的脆性、韧性和岩石破坏性质的关系;利用泥岩和储层段地应力大小差异,评价了储层压裂后裂缝纵向延伸的程度;验证了该方法在L地区致密砂岩储层的水力压裂开发中可压裂性评价的适用性。     

暂堵技术在致密砂岩气藏压裂中的应用

鄂尔多斯地区蕴藏着大量的天然气,拥有典型的低渗透、低压、低产、多层系、非均质性较高的致密气资源。常规压裂法开采工艺不佳,无法实现预期的开采效益,为此,提出暂堵技术在致密砂岩气藏压裂中的应用。针对储层地质特征的特点,采用高强度、高封堵性能、易降解的暂堵剂,在纵向上完成多层系统的临时封堵和分层迁移,达到缝内转向的目的,形成新的分支裂缝,使气藏的改型容积和气密性得到明显的改善。该工艺应用后,暂堵区的压力平均提高了3 MPa。断裂的平均长度比普通压裂段增加5.8%,断裂长度增加12.5%,保证复杂缝网的生成结果,可广泛地进行实际应用。     

基于数据驱动的盾构机密封舱土压预测

盾构机是一种暗挖地下隧道工程的专用机械。为了保证盾构机安全、高效掘进,必须控制密封舱土压平衡。盾构机掘进过程中密封舱土压受多系统、多场耦合和地质条件突变等诸多因素影响,极易导致密封舱土压失衡而引起地表塌陷等安全事故。针对难以建立有效的机理模型进行密封舱土压预测并实施控制的问题,提出了基于多粒子群协同优化的并行支持向量机(PCPSO-PSVM)密封舱土压的数据驱动建模方法。采用分而治之的原则将数据样本分成4个子集、3个层次进行并行学习,再采用交叉反馈的方式更新初始样本重新训练直至结束,得到支持向量;利用协同粒子群并行计算优化支持向量机的参数,将粒子群并行分组寻优,在各自独立的进程内进行独立搜索,最后各群体汇集到主进程,计算得到模型的全局最优参数C和σ,得到密封舱土压预测模型。基于盾构施工现场的实测数据进行了仿真实验,对密封舱内4个土压力监测点进行建模预测,结果表明该方法具有较高的计算效率和预测精度,能够满足实时在线计算预测的要求。因此,完全可以通过这些压力监测点做出整个开挖面的土压力预测,以对密封舱土压失衡做出提前预警和决策。该方法实现了基于数据的快速密封舱土压建模预测,能够为开挖面的稳定控制提供及时、准确的判断依据,指导工程实践。     

致密砂岩Ⅰ型断裂行为的温度效应研究

致密砂岩裂缝复杂程度对于提升致密气储层压裂改造效率、增大资源动用程度具有实际意义。本文利用三点弯曲加载手段结合SEM分析对致密砂岩半圆弯曲(SCB)试样在室温、液氮低温条件下的力学特性、断裂行为、断裂路径规律及断裂能特征进行表征,讨论液氮低温作用下的致密砂岩预裂机制。研究结果表明:①液氮低温处理后致密砂岩试样断裂荷载、断裂韧度较室温状态均明显降低,而层理平行加载方位试样上参数略有增大,推测与液氮低温对层理面增强有关;②液氮低温处理后试样裂缝扩展路径复杂度提升,裂缝条数增多并出现裂缝分叉汇聚等现象,液氮预裂对致密砂岩断裂复杂度提升效果显著;③液氮预裂后致密砂岩断裂能显著降低,最大降幅达46.98 %;④室温下致密砂岩断裂路径主要沿矿物晶界发展,形成沿晶裂缝,岩石改造程度低;液氮低温处理后砂岩试样以沿晶断裂、穿晶断裂及颗粒断裂形成复杂裂缝形式,促进了穿晶裂缝与复杂缝网形成。综上,致密砂岩储层压裂中低温预处理能有效降低储层破裂压力,实现裂缝端部岩石韧-脆转换,提升压裂裂缝复杂程度。     

基于多元线性回归确定致密砂岩气藏无阻流量的新方法

将鄂尔多斯盆地二叠系大量试气资料和静态测井资料相结合,通过一元线性回归分析不同测井参数与无阻流量的相关性关系,筛选出孔隙度、渗透率、有效厚度和储容系数4个与无阻流量相关性较好的参数,并在此基础上利用多元线性回归方法得到计算气井无阻流量的新经验公式。通过实例分析验证,该方法结果合理可靠,为致密砂岩气开发中无阻流量预测提供科学的依据。     

基于影响致密砂岩气藏增产效果主要因素分析——以XC上沙溪庙致密砂岩气藏为例

川西致密砂岩气藏具有非均质性强、自然产能低、投产产量低、开采难度大的特点。根据川西致密砂岩气藏的工程地质特征,对影响气藏高效开发的因素进行了分析:分析了致密砂岩储层特征的影响;钻井、完井技术的影响;水锁对低渗储层的危害。提出了低渗储层的增产改造技术以及应用该技术取得的成果。     

临兴地区盒八段砂岩裂缝发育特征及其对压裂效果的影响

为了深入研究临兴地区盒八段砂岩天然裂缝对压裂效果的影响,基于野外节理观测和成像测井数据对临兴地区天然裂缝发育特征进行精细描述,并利用微地震技术对压裂裂缝进行动态监测.结果表明:①临兴地区盒八段天然裂缝以剪节理为主,节理发育优势方向为NNW、NWW、NNE、NEE,天然裂缝倾角大、数量少且集中发育.②压裂效果穿越型控制类...     

致密砂岩气藏多层试井解释方法研究

致密砂岩油气藏储层多套小层叠置发育,为实现产能及经济效益最大化,通常采用一套井网分层压裂多层合采的开发方式,受非均质性影响,开发过程中层间干扰严重,各小层产能贡献比例、能量衰减速度差异大,限制了产能有效发挥。在应用试井分析结果评价生产井储层动态参数、压力水平的过程中,常规试井解释模型只能反映各生产子层数据的平均值,无法准确评价各层段数据,实际指导意义存在局限性。综合运用单层、多层试井解释模型对试井数据开展精细解释,以生产测井的分层产量作为拟合计算的新增约束条件,并以此建立多层渗流试井模型,拟合结果符合率高,在降低单层试井解释模型多解性的同时,实现多层参数定量评价,对于多层合采井在开发过程中技术政策调整以及增产措施制定等工作提供强力支撑。     

致密砂岩气藏低产低效井治理对策及展望

针对致密砂岩气田开发至中后期,单井产量、压力下降快,产水严重,低产低效井数量逐年增加问题,基于致密砂岩气藏地质特征,分析了低产低效井成因并进行归类,总结了各类低产低效井的治理对策,提出了低产低效井治理建议。研究认为,致密砂岩气藏普遍物性差,连片性差,气井易见水;致密砂岩气藏低产低效井按成因可进一步归类为排水措施井和老井挖潜井;排水采气是治理见水型低产低效井的主体工艺,查层补孔、侧钻水平井、重复压裂等老井挖潜工艺是实现低产低效井提质增效的主要途径;致密砂岩气藏低产低效井治理应集中于完善与升级排水采气工艺;结合数字化管理与自动化设备开展主动性排水采气;完善出水气井治理方式,加强控水根治出水问题;攻关形成更有效的低成本老井挖潜工艺;利用数字化气田开展多维矩阵式气井管理。     

砂煤岩互层水力裂缝扩展规律的数值模拟研究

砂煤岩互层中都含气的情况下,采取多层联合压裂工艺进行煤层气和致密砂岩气的合采,但是地层垂向上岩石性质差异很大,地应力状态不同,从煤岩层起裂和从砂岩层起裂裂缝的形态可能会有很大的差别。采用有限元方法对砂煤岩互层中的裂缝进行了模拟研究,依据室内试验及现场数据,考虑了分层地应力、岩性差异、地层界面、施工条件的影响。采用全三维的裂缝扩展模型,分别模拟了砂岩层射孔起裂和煤层射孔起裂2种情况。结果表明,从砂岩层起裂的裂缝会在缝高方向上迅速突破煤岩层,在模型范围内,缝高大致是缝长的2倍,达不到压裂深穿透储层的目的。从煤岩层起裂的裂缝缝高方向受到砂岩层的遮挡作用,缝长较长,采取合理的施工参数裂缝可以扩展至砂岩层,推荐采取从煤层起裂的方式。并对煤层为起裂层这一情况下裂缝形态的影响因素进行了探讨,5 MPa左右的最小水平主应力差可以将裂缝限制在煤层中,地应力差为4 MPa时,存在7 m³/min的临界排量,推荐采取不小于7 m³/min的排量施工,低弹性模量、高抗拉强度、高渗透率的砂岩层有效限制了裂缝缝高方向的扩展,高黏度的压裂液有助于裂缝的穿层行为,但影响程度较弱,煤层推荐采取清水压裂液。     

致密气储层压裂液渗吸核磁共振微观分析

为探明压裂液渗吸过程中流体运移规律,结合微观核磁共振技术与宏观室内模拟实验,对致密气藏压裂液渗吸过程进行研究,得到了压裂液不同注入时间下的磁共振成像及压裂液渗吸过程一维投影结果,并应用相应的评价参数与数据处理方式,实现了压裂液渗吸过程的量化分析。研究表明,压裂液进入岩心的深度与渗吸时间呈正比,当深度达到某一定值时,压裂液便不再进入;压裂液渗吸速度随着渗吸时间增加而减小,初期渗吸速度降低幅度最大,中期渗吸速度下降幅度有所缓减,而后期渗吸速度降低幅度最小。     

鄂尔多斯盆地致密油藏水平井体积压裂技术

为实现鄂尔多斯盆地致密油藏水平井体积与产能的扩张,设计一种水平井体积压裂技术。利用Eclipse油藏数值模拟软件,构建致密油藏水平井流线模型,通过Front Sim模块,对流线模型实施油藏开发模拟。采用定射角定向定面射孔技术,实施水平井体积改造,构建储层与井筒之间的桥梁。确定体积压裂施工参数,保证井底净压力比水平两向应力差高,根据渗吸驱替过程,确定对应关井时间,实现致密油藏水平井体积压裂。测试结果表明,改造后水平井体积达到了1 000×104 m3左右,远大于改造前的水平井体积,初期阶段日产液量和日产油量分别提高了35倍和4.0倍,稳定阶段日产液量和日产油量分别提高了4倍和2倍,有一定的渗吸、置换作用,说明设计技术有明显的改造效果。     

恒速与高压压汞实验表征致密砂岩储层孔喉结构差异性分析

针对致密储层孔喉非均质性强的特点,选取延长组致密砂岩样品分别进行高压压汞和恒速压汞测试,探讨2种方法在研究致密砂岩储层孔喉结构的差异性。结果显示:高压压汞实验由于高的进汞压力和汞的流速,常会遗漏一些大孔的信息,所测的进汞曲线反映的是某一喉道控制的进汞体积,不能定性得到喉道和孔隙的信息;恒速压汞实验的优点是可以定性孔隙和喉道,更适用于孔、喉性质差别很大的低渗透、致密储层。恒速压汞实验计算孔隙半径应用等效球法,计算出的孔隙半径偏大,导致孔隙和喉道曲线呈明显双峰状,并且由于恒速压汞实验进汞压力小,对小于0.12 μm的孔喉不能识别。对致密储层孔喉的精确研究,需要结合2种实验的优点共同表征。     

大宁—吉县上古生界主要砂体储层物性及含气特征

鄂尔多斯盆地东南缘大宁—吉县地区上古生界具有巨大的非常规天然气资源潜力,其中,太2段、山2段、山1段和盒8段为研究区上古生界主要的致密砂岩发育层段。结合大量的钻井资料及储层物性测试数据对研究区4套主要砂体进行了分析,得出研究区从本溪组到盒8段砂体发育规模逐渐增大;孔隙度主要集中在5%～7%,渗透率偏低,大多在（0～0.6）×10^-3 μm²。运用曲线重叠法对研究区砂岩气层进行了识别与评价,并在考虑到区内砂岩泥质含量较高的基础上,对印尼公式的参数进行一定的优化,计算了该区的砂岩含气量,含气量整体呈现南高北低、西高东低的规律。     

基于水力致裂的瓦斯驱赶技术研究

煤矿瓦斯安全一直影响着煤矿生产的关键性问题,研究了水力致裂的瓦斯驱赶技术,依据水力致裂裂缝区域确定出应力扰动区、瓦斯驱赶区域、水力致裂的润湿区域;然后把水力致裂技术应用实践中,分析了水力致裂全过程水力压力变化、水力压裂前后各个取样点的瓦斯含量变化以及掘进工作面迎头瓦斯浓度。研究得出,采用深孔水力致裂技术,减少了区域孔的工程量,很少出现吸钻和卡钻的现象,提高了巷道掘进速度。     

煤系顶板砂岩含水层富水性分区研究

为探讨禹州煤田西南部云煤二矿软煤、软底和硬顶且开采煤层厚度变化很大的两软一硬不稳定煤层顶板富水性,以某预开采的工作面研究区为背景,在采掘资料和钻孔数据统计分析基础上,建立了典型钻孔柱状对比图,并进行了岩组类型划分和导水裂隙带高度的计算。在此基础上,采用主采煤层顶板岩性结构指数法对研究区顶板富水性进行了探究,获得了研究区各个钻孔位置裂隙带以内的顶板岩性结构指数量化值,通过内插进行了等值线变化特征分析。然后采用标准化方法对岩性结构指数进行富水性分区,划分出富水性相对弱、中等和强3个区域,与实际情况进行了对比。研究结果对研究区预采掘顶板水害防治及顶板支护具有较重要的参考价值。