页岩储层裂缝渗透率动态变化研究

在页岩气藏开采过程中,页岩储层的渗透性随孔隙压力的降低而发生变化。分析有效应力效应、基质收缩效应和克林肯伯格效应对页岩渗透率的影响,在此基础上建立页岩裂缝渗透率动态变化模型,综合研究页岩储层裂缝渗透率的动态变化规律。研究结果表明:开采初期,页岩储层压力降低,有效应力的影响显著;开采中期,当页岩储层压力降低到气体临界解吸压力后,页岩吸附气不断解吸,基质收缩效应开始影响裂缝的渗透性;开采后期,在低压环境下克林肯伯格效应成为主导影响因素。     

常压页岩储层改造认识与实践

国内某常压区块地质构造复杂,存在部分高角度缝,水平应力差异大,人工裂缝易沿高角度缝和最大应力方向延伸,复杂缝网形成困难。地层压力系数小于1.2,压裂液返排困难,测试产量低,商业开发价值小。通过对该区块储层研究,借鉴国内外常压页岩开发经验,采用"密切割非均匀射孔+连续加砂"改造工艺,增加裂缝复杂度,提高改造体积,并针对常压储层孔隙压力低,排采困难,优化电潜泵排采工艺,缩短排采周期,提高常压地层测试产量,实现该常压区块页岩储层商业开发。     

页岩气支撑剂缝內铺砂形态分析

支撑剂在页岩裂缝中的铺砂形态对裂缝的导流能力和增产效果具有重大影响,裂缝的导流能力越大,水力压裂的效果越好,有效期越长,压裂获得的收益就越大.通过对支撑剂在裂缝内运移沉降进行数值模拟,对影响支撑剂运移沉降的因素进行分析,形象模拟在页岩储层中不同加砂模式下缝内铺砂形态,对后期在页岩气储层中加砂提供技术支撑.     

体积压裂页岩油储层渗流规律及产能模型

利用岩心实验,研究页岩油储层纳微米孔喉渗流规律.基于分形理论,采用双重分维(缝宽分维和迂曲分维),对体积压裂裂缝面密度、等效渗透率等参数进行表征.页岩油储层体积压裂开发过程中,流体的流动分为椭圆缝网内渗流区和主干缝内线性渗流区2个区域,建立二区耦合稳态渗流数学模型,推导页岩油体积压裂改造储层直井产能方程,模拟计算压裂井产能及分析压裂裂缝参数对产能的影响.结果表明:缝宽分形维数越大,裂缝面密度越大,基质—裂缝等效渗透率越大;当裂缝面密度较大时,增加储层改造宽度对产能提升有较大影响;次生缝导流能力越高,提高主干缝导流能力对产能影响越大,次生缝导流能力越小,影响越小.     

页岩气支撑剂缝内铺砂形态分析

支撑剂在页岩裂缝中的铺砂形态对裂缝的导流能力和增产效果具有重大影响,裂缝的导流能力越大,水力压裂的效果越好,有效期越长,压裂获得的收益就越大。通过对支撑剂在裂缝内运移沉降进行数值模拟,对影响支撑剂运移沉降的因素进行分析,形象模拟在页岩储层中不同加砂模式下缝内铺砂形态,对后期在页岩气储层中加砂提供技术支撑。     

页岩气藏吸附及解吸附特征对产量的间接影响

通过页岩气数学模型模拟,研究吸附、解吸附过程中页岩气藏的物性变化规律。研究表明,页岩气藏物性受压力下降过程中的岩石膨胀作用和吸附气解吸附过程中的岩石收缩作用双重影响。压力的下降,引起岩石基质膨胀,导致基质孔隙度降低;吸附气的解吸附作用会使岩石基质产生一定程度的收缩效应,导致基质孔隙度增大。基质孔隙度在2种效应的耦合作用下逐渐变小;裂缝的渗透率在2种效应的耦合作用下会逐渐变大。裂缝孔隙度和基质渗透率的值很小,其变化可忽略。     

中深层地热储层水力压裂多股裂缝扩展数值模拟研究

目前中深层地热能岩石裂缝扩展研究主要针对单一裂缝，而实际开采生产过程中，岩石裂缝多以复杂缝网为主，单一裂缝研究难以指导现场实际工程。采用Cohesive单元内聚力模型，利用大型有限元商业软件ABAQUS并通过厚壁筒膨胀致裂实验结果预制水力裂缝扩展路径，建立了中深层地热储层水力压裂多裂缝缝网扩展模型，并开展了相关的数值模拟计算，考察了地热储层水力压裂过程中裂缝起裂时间、最大主应力、孔隙压力、裂缝宽度等多种因素对水力裂缝扩展的影响规律，并分析比较了多条水力裂缝不同起裂次序、3条裂缝同时起裂情况下的人工裂缝扩展特征。结果表明：水力裂缝的起裂时间对于最大主应力和孔隙压力具有影响，但是对于裂缝宽度影响甚微。相对于裂缝同时起裂，裂缝先后起裂会使最大主应力和孔隙压力增加，有助于多裂缝缝网的形成，但是不能通过控制起裂时间使裂缝宽度增加。     

龙马溪组页岩可压性实验评价

针对目标区块龙马溪组露头制作岩样,分别进行矿物组分测量、岩石力学测定及水力压裂实验,以验证目标区块页岩的可压性。测得储层岩样平均脆性指数为56.65,水平应力差异系数为0.11,可知该层在进行水力压裂时能形成复杂的裂缝网络。通过岩样水力压裂破坏实验,发现岩样水力压裂后裂缝条数较多,平均为38条,裂缝网络较复杂。最后验证了该层页岩良好的可压性,在水力压裂施工时可以形成复杂缝网。     

鄂西渝东区东岳庙段页岩气压裂实践与分析

前期评价表明,江汉油田部分区块页岩气富集、地质条件优越,其中鄂西渝东区被评为中石化南方Ⅰ类区块,具有巨大的勘探开发潜力。鄂西渝东区东岳庙段的页岩气压裂实践证明缝网压裂技术在工艺上是可行的,陆相东岳庙段页岩储层地层压力系数高、天然裂缝发育,有利于页岩气的大规模缝网压裂改造。微地震裂缝监测结合施工曲线有助于分析压裂过程中具体现象,但应加强裂缝监测手段及精度提升研究,加强数据的校核及干扰的排除以提高监测结果的可靠性。     

考虑页岩气扩散的多级压裂水平井产能模型

由于存在浓度差,在多级压裂水平井中,页岩气由基质孔隙同时向天然裂缝和人工裂缝扩散.基于三孔块状模型,考虑页岩气解吸、扩散、渗流,建立页岩气多级压裂水平井产能模型;应用拉普拉斯变换,获得拉氏空间产量解,结合stehfest数值反演,绘制页岩气典型试井曲线.结果表明,考虑双扩散页岩气的流动过程分为线性流、拟稳定窜流、由基质向天然裂缝扩散、由基质向人工裂缝扩散和边界控制流5个主要流动阶段;拟稳态扩散条件下,压力导数受孔隙体积倍数变化影响敏感;扩散系数越大,气体扩散越早;兰格缪尔参数越大,气体解吸和供气能力越强;压裂级数越多,窜流系数越大,天然裂缝向人工裂缝窜流越早.通过与实际生产数据拟合,验证模型合理性,研究结果对认识页岩气藏压裂水平井产能递减规律、预测产能及优化压裂参数具有参考意义.     

鄂西渝东东岳庙段页岩储层水力裂缝扩展形态与影响因素研究

页岩储层压裂的核心是形成复杂缝网,因此,水力裂缝的起裂、扩展及各工程条件等对压裂缝网的形成都有着重要的影响。对建南气田页岩天然露头展开真三轴物模实验,并对试验结果进行定量分析与表征。分析认为:东岳庙段页岩储层可压性较好,通过水力压裂能形成复杂裂缝系统;东岳庙段页岩储层存在3种裂缝延伸模型,并以模型Ⅲ为最主要的裂缝延伸扩展模型;高角度缝、压裂液粘度和排量是决定压后裂缝形态的主要因素。     

沁水盆地压裂裂缝展布及对煤系“三气”共采的指示意义

为提高煤系"三气"共采压裂效果,对沁水盆地煤系"三气"共采进行了压裂配套设计.以煤系"三气"共生成藏为共采前提,基于水力压裂、岩石力学等测试手段研究区域应力特征,依据最大周向应力和二维线弹性断裂理论探讨应力作用下压裂裂缝展布规律,认为沁水盆地煤系储层具有充足的气源供给和合适的空间叠置关系,具有很好的煤系"三气"共采前景.研究结果表明:应力控制下各类储层起裂压力大小为:煤砂岩泥页岩,煤起裂压力转换深度最大;天然裂隙起裂程度大小为:泥页岩砂岩煤;压裂新起裂角展布趋势相似.压裂效果综合指数砂岩(0.041)煤岩(0.036)泥页岩(0.025).示范井揭示煤系"三气"可分为3类次级气藏,5种气藏组合.基于递进排采理论对各类气藏组合进行压裂配套设计,极大程度避免对临近气藏的压裂干扰.     

水力压裂水平缝扩展数值模拟

浅层油藏水力压裂改造易产生水平缝,考虑渗流-应力耦合效应,利用ABAQUS有限元软件,建立考虑隔层,包含套管-水泥环-储层的三维分析模型。在该模型基础上,分析不同地质条件与施工参数对水力压裂水平缝扩展及压力变化的影响,具体包括水平地应力差、基质渗透率、施工排量,以及压裂液黏度。通过各因素分析,分析适合于水力压裂水平缝扩展的地质因素;结合实际施工特征,优选施工参数和工艺,保证压裂效果,对浅层水力压裂裂缝扩展机制的了解和施工工艺与参数的优选具有一定的意义。 更多还原     

水平井多级脉冲气体加载压裂及产能评价

基于三向地应力和气体压力作用下水平井筒周围围岩的受力特点,通过引入加权函数,并采用与时间相关的爆生气体压力分布方程,应用弹性力学、断裂力学理论给出了多级脉冲气体加载压裂水平井裂缝尖端应力强度因子计算式,建立了多裂缝起裂扩展准静态方程,该方程可以模拟爆生气体驱动下缝长、缝宽的变化过程。根据产能方程分析了不同裂缝参数对产能的影响。结果表明,多级脉冲气体加载压裂可沿着水平井筒轴线产生多条径向裂缝,裂缝沿着与射孔相位一致的方向延伸直到止裂,止裂后裂缝会发生一定程度的闭合形成残余缝宽;不同的裂缝条数会产生不同的最终缝长;多级脉冲气体加载压裂水平井能够显著增加油井产量,裂缝的长度对油井产量的增加起决定作用,在现场施工中应对此压裂工艺进行优化设计与控制,增加裂缝长度,减少裂缝条数。     

高能气体压裂技术在油气资源开发中的应用研究

在不同的围压及加载速率下,高能气体压裂可产生３～５条径向裂缝,形成的我缝体系具有明显的增产效果。三轴试验结果认为高能气体压裂在井中造成的压力高于水力压裂所产生的压力,并有可能超过岩间性极限,使得卸载时产生永久变形,在地层中产生一定缝贡的残余裂缝也不闭合。现场试验对工艺可行性及成功率进行了验证,具均有不同程度的增产效果。     

压裂压后裂缝闭合模型及其应用

综合运用流体力学和岩石力学的相关理论以及物质平衡原理,建立压裂压后裂缝闭合模型.通过模型求解分析裂缝闭合过程中井口压力的变化规律,给出裂缝闭合时间和支撑剂沉降距离的计算方法.实例分析和应用表明,低渗透储层人工裂缝自然闭合时间过长,支撑剂沉降距离较大,导致压裂液对地层和裂缝的污染严重,最终影响压裂效果,因此,压裂压后合理选择液体返排时机非常重要.     

页岩水平井多级分段压裂物理模拟试验

为明确地应力差、排量以及压裂级数对页岩水平井分段压裂裂缝扩展的影响规律,基于真三轴水力压裂试验系统,以露头页岩试样(300 mm×300 mm×300 mm)为研究对象,结合分段压裂裂缝诱导应力检测和水力压裂试验后试件裂缝三维形态结构新方法,在最大水平应力>垂直应力>最小水平应力条件下,开展页岩露头水平井多级压裂试验研究,探究地应力差、泵注排量和压裂级数对页岩水平井分段多级压裂裂缝扩展的影响规律．研究表明：由于上覆应力低于最大水平主应力,且水平应力差（数值等于最大水平应力减去最小水平应力）不变,上覆应力的减小易导致层理缝的开启;水平应力差越大,产生的横切井筒水力裂缝扩展距离越远;小排量下净压力低,压裂液易滤失,不易产生深穿透的主裂缝;压裂级数少的缝间干扰弱,能够开启相应级数的水力裂缝;地应力状态影响着层理缝及岩样的压实,上覆应力低时,压裂液易渗入层理缝,诱导应力值较小,且较为波动．结合泵注压力曲线和诱导应力曲线能更准确地了解水力压裂裂缝扩展的过程,推进对水平井多级分段压裂裂缝扩展规律的深入研究．     

页岩气多级压裂水平井生产动态分析

针对页岩气多级压裂水平井基质微观孔隙发育、超低渗透率、复杂的解吸附扩散作用以及多级压裂裂缝网形成机理,采用等效单裂缝、多裂缝解析模型、SRV模型和三线性流等分析模型,从线性分析方法开始,将每种模型的分析结果作为下一个模型的起点,不断增加模型描述参数,使模型更接近页岩气储层实际,达到正确认识和评价页岩气储层的目的。     

考虑储层流变性的水力压裂起裂时间计算模型

针对水力压裂过程中流体与岩体相互作用的时间效应以及起裂阶段两者耦合机制的问题,首先根据含气软煤的蠕变试验结果,通过对储层物性的分析,利用经典流变组合广义Kelvin模型以及MATLAB最小二乘迭代法的拟合方法,建立改进的六元件非线性黏弹塑性本构模型;其次,在六元件非线性黏弹塑性蠕变模型基础上,结合垂直井裂缝性储层的起裂压力模型,建立低渗软煤的起裂时间计算模型;最后,结合焦作富水矿区试验井压裂资料与煤样测试资料,对模型进行求解与验证。研究结果揭示了煤储层起裂时间与起裂压力的科学匹配关系,以及储层裂缝特性对起裂时间的控制作用,可为维护软煤压裂缝以及保护矿区地下水环境提供理论参考。     

拖市天然裂缝型低渗透油田压裂工艺及机理研究

采用岩石力学试验,可以求取拖市油田产层、隔层的物性参数,为压裂设计掌握基础资料。在生产中,用Kaiser效应测量对应地层的地应力大小,计算地应力剖面,是为了给压裂设计提供基础数据。同时,还要计算受地应力影响的近井摩阻、压裂液效率、裂缝闭合压力。计算结果与实验结果表明,拖市油田的水力裂缝在近井地带发生偏转,在这种情况下,裂缝的动态缝宽较小,水力压裂应以低砂比、长时间注入为原则,以便降低砂堵风险。