转向压裂工艺在长庆油田的适应性分析

长庆油田超低渗透油藏所占比例较高,常规压裂增产幅度有限,为探索提高单井产量的新途径,进行了裂缝转向研究及试验。通过综合分析及现场试验,分析了水力压裂裂缝转向的应力变化条件和诱导储层地应力发生变化的因素,认为诱导储层地应力发生变化的主要因素为采油井生产、注水井注水及水力造缝等。结合长庆油田老井重复压裂、新井储层压裂改造的实际需要,分析了转向压裂工艺对长庆油田老井、新井储层改造的适应性。结果表明:老井由于多年的注水井注水、采油井采油使得地应力发生了较大的变化,在一定条件下能够满足裂缝转向对储层地应力变化的要求;对于新井,储层地应力变化较小,裂缝转向难度大。     

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。      

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.     

储层天然裂缝与压裂裂缝关系分析

方法：运用构造物理分析方法,论述了储层中天然裂缝与压裂裂缝之间的关系。目的：确定天然裂缝对人工压裂裂缝的影响。结果：储层中不同天然裂缝组合及其与最大主应力间的相对方位,决定了压裂裂 方位和裂缝宽度等空间分布规律,结论：天然裂缝在压裂时活动与否,主要取决于地应力差,岩石和天然裂缝的抗张强度及裂缝与最大主应力方向间的夹角等因素,在压裂造缝时要充分考虑现今应力场特征,岩石和天然裂缝的力学特征及其组合规律。     

XMACⅡ测井技术在油田注水开发的初步应用

阐述了地应力作用下储层裂缝和微裂缝的形成机理,应用XMACⅡ测井取得的最大水平主应力方位数据分析了最大水平主应力作用方向对油层注水开发的影响。裂缝的走向方位或最大水平地应力方位是注水受效明显方位;在注水井压裂效果理想情况下,其周围沿最大水平主应力方位排布的采油井将会得到较好的增液、增油效果,而在压裂效果不理想的情况下,其周围沿各方位油井都很难见到效果。     

暂堵转向压裂裂缝扩展轨迹研究

暂堵转向压裂是提高初次压裂压后短期内高含水油井产量和采收率最有效的增产措施之一。在分析初次压裂裂缝诱导应力场和油井生产诱导应力场基础之上,提出了转向压裂裂缝扩展轨迹预测方法。对比分析轨迹预测方法预测结果和转向压裂微地震监测结果发现:受初次压裂裂缝诱导应力大小和油井生产时间的限制,转向压裂裂缝扩展轨迹并不沿垂直于初次压裂裂缝方向,而是以与初次压裂裂缝成一定夹角的方向延伸;较大的初始地应力差将使转向压裂裂缝在回到与初次压裂裂缝方向相平行方位的垂向穿透距离受限。该研究成果对暂堵转向压裂施工规模设计及压后效果分析具有一定指导意义。     

碳酸盐岩缝内暂堵转向压裂裂缝扩展规律实验

溶洞是塔河油田缝洞型碳酸盐岩储层的主要储集空间,且井周许多发育储集体位于非水平最大主应力方向上,采用暂堵转向压裂可以实现非水平最大主应力方向上的储层改造。采用30 cm×30 cm×30 cm的天然碳酸盐岩露头进行缝内暂堵转向压裂模拟实验,通过CT扫描技术对一次压裂和暂堵压裂后的裂缝形态进行观测,探究了地应力差、天然裂缝和压裂液黏度对裂缝形态的影响,并进行暂堵起裂理论分析。研究结果表明:岩样天然裂缝或层理发育以及足够的暂堵压力是实现缝内暂堵转向压裂的必要条件;不同水平应力差下,均能实现缝内暂堵转向,并且地应力差越小,裂缝形态越复杂,改造越范围越大;暂堵剂进入裂缝内是保证转向压裂成功的重要条件,压裂液黏度过低时携砂能力差,形成的一次裂缝开度相对较小,易导致暂堵剂难以进入。研究结果为塔河油田缝洞型碳酸盐岩储层压裂方案设计提供了理论依据。     

碳酸盐岩储层地应力及裂缝测试技术——以塔河油田奥陶系碳酸盐储层为例

储层改造中地应力场的分布决定着水力压裂裂缝的方向和高度,最大水平主应力方向是压裂裂缝的延伸方向。因此,地应力大小及方向的测量就显得尤为重要。介绍了声波各向异性、差应变及偶极声波测量地应力的原理及方法,并分别对塔河油田碳酸盐岩储层岩心测量结果进行了比较,结果证明3种测量方法结果比较一致,最后用嵌入式地面裂缝监测技术的测试结果（73口井）进行了验证,说明塔河油田奥陶系碳酸盐岩储层地应力分布遵循一定的规律,不同的区块、不同的井位,地应力分布虽稍有不同,但最大地应力方向主要分布在北偏东0～90°的范围内。     

裂缝密度反演的页岩储层地应力地震预测方法及应用

页岩储层地应力地震预测法通常运用弹性参数计算水平应力差异比（DHSR）,但是存在不足：一是预测方程中含有各向异性参数（裂缝柔度）,不容易求取,造成地应力预测难度较大;二是预测方程中的杨氏模量、泊松比等参数是由间接反演求取的,精度较低,难以满足页岩气地质工程一体化的要求。为此,提出了基于裂缝密度反演的页岩储层地应力地震预测方法。建立了基于杨氏模量、泊松比和裂缝密度的纵波方位各向异性AVO方程直接反演弹性参数,推导了由泊松比和裂缝密度表示的DHSR公式。根据井数据进行页岩储层各向异性岩石物理建模,并开展叠前方位各向异性反演,利用反演的泊松比和裂缝密度估算DHSR,运用DHSR评价页岩储层的地应力特征。应用实例表明：DHSR越小,水力压裂会产生不同方向的正交复杂裂缝网,可以更好地改造储层的物性和渗流通道,储层改造体积越大,越利于储层压裂;DHSR越大,水力压裂会产生平行于水平最大主应力的非正交平面裂缝,形成孤立裂缝,不利于体积改造。同时,DHSR预测结果与现有的测井地应力计算、压裂监测及产量测试等结果的一致性很高,并且符合地质认识,说明了所提方法的有效性和可靠性。     

松辽盆地长岭凹陷腰英台油田地应力及天然裂缝场研究

结合松辽盆地南部长岭凹陷腰英台油田裂缝油藏的开发实践,对地应力场和天然裂缝场进行了定量分析,以油层构造为研究对象,建立了平面模型模拟构造应力场,并与实测地应力值相比较,从而得出应力场的分布特征。从储层裂缝形成的古构造应力场出发,根据弹性力学理论,应用岩石的破裂准则,确定并预测储层构造裂缝的组系、方位和密度。通过应力场和天然裂缝场的发育分布研究,确定现场试验井组,指导压裂改造和油田开发井网部署的设计优化和现场实施。      

定向井压裂前的射孔方位优化设计

针对定向井压裂过程中破裂压力高、易发生裂缝转向等问题,基于坐标变换,建立了任意轨迹定向井的井周三维应力场计算模型。在此基础上,综合考虑原地应力、孔隙压力、井底流体压力、井眼条件（井斜、方位）及其他物理力学性质等因素,确立了定向井的射孔方位优化设计方法,分析了不同井斜角、井眼方位角组合下的最佳射孔初始方位。通过现场应用,验证了模型的合理性。应用结果表明,经过射孔方位优化设计,能有效降低破裂压力,改善压裂措施效果。     

定向射孔对水力压裂多裂缝形态的影响实验

定向射孔广泛应用于油气井完井措施,其对水力压裂的人工水力裂缝形态有很大影响,定向射孔方向与最大水平地应力方向的夹角、远场水平地应力的差值都会影响到裂缝的起裂部位和整体形态。为此,采用大型(试件尺寸300mm×300mm×300mm)真三轴水力压裂物理模拟实验系统,研究了定向射孔水力压裂人工水力裂缝起裂和形态的影响因素。结果表明:定向射孔方位角和水平地应力差影响很大;定向射孔水力压裂形成的人工水力裂缝可能不是理想的平直双翼裂缝,而是双翼弯曲裂缝,在水平应力差和定向射孔方位角较大的情况下,容易形成由定向射孔方向和最大水平地应力方向多点同时起裂的非对称多裂缝系统或穿过微环面的双翼裂缝;提高原场地应力测量的精度和定向射孔的定向精度,将定向射孔方位角控制在较小角度,有利于避免产生形态复杂的人工水力裂缝,降低压裂施工难度和砂堵风险,从而达到改进压裂增产效果的目的。最后,还对完井和压裂施工提出了建议。     

暂堵压裂技术在坪北油田的研究应用

文章通过对坪北油田三叠系延长组C62、C61和C4＋52主要含油层位地应力大小及方位特征、裂逢开启与延伸条件、暂堵剂评选及配套技术等方面研究,提出了缝内桥堵主裂缝通道,促使裂缝净压力升高,从而压开新的支裂缝或沟通更多微裂缝,增大油层泄流面积的暂堵压裂增产技术思路。2004～2005年现场应用11井次,工艺成功率91％,有效率81．8％,累计增油3058t,投入产出比1：9。暂堵压裂技术的应用旨在为进一步提高坪北特低渗油藏采收率探索一条新途径。     

塔河油田靶向压裂预制缝转向技术模拟研究

塔河油田超深油气资源主要储存于碳酸盐岩天然裂缝、孔洞中,应用预制缝靶向压裂技术可以控制裂缝转向,提高油气产量。采用修正降阻比法计算管柱沿程摩阻,结合裂缝不稳定渗流理论计算缝内压力变化,利用位移不连续法计算裂缝转向距离,建立了裂缝扩展一体化模型。计算分析了缝洞型碳酸盐岩含有预制缝的靶向压裂裂缝扩展方向角度和扩展延伸长度等参数,并将施工参数与压裂裂缝转向距离进行关联,采用有限元法及物理模拟试验进行准确性验证。研究结果表明,压裂液黏度、预制缝角度、地应力差和地层岩石弹性模量等参数与压裂裂缝转向距离呈负相关关系;预制缝长度与裂缝转向距离呈正相关关系;施工排量需要优选,才能得到最优转向距离。靶向压裂预制缝转向技术的模拟研究结果,为塔河油田超深碳酸盐岩储层缝洞储集体的高效开发提供了理论指导和数据支持。      

大庆外围油田地应力特征及人工裂缝形态分析

通过分析大量的试验资料,简要论述了地应力研究的方法和手段,搞清了大庆外围油田部分区块的地应力分布规律。研究结果表明,井点地应力大小以最大垂向主应力为主,水力压裂裂缝为垂直缝;最大水平主应力方向以近东西向为主,水力压裂裂缝的延伸方向也以近东西向为主;但受断层影响的平面地应力大小和方向差异较大,导致水力压裂裂缝的延伸方向有所改变,大量的现场微地震人工裂缝方位监测结果也说明了这一点。     

压裂水平井人工裂缝起裂规律与施工对策

通过对水平井筒受力状态和应力分布的分析,建立了水平井筒井壁受力模型和起裂角的计算模型,利用模型对不同井眼方位角水平井人工裂缝起裂角的进行了计算,并与小型压裂测试近井筒扭曲摩阻结果、井下微地震人工裂缝监测结果和现场施工数据曲线压力变化规律进行了对比分析,验证了模型计算结果的可靠性,并针对不同井眼方位角水平井压裂施工难度进行了分析,给出了压裂施工优化设计方法,保证了不同井眼方位角水平井压裂改造的成功率。     

双向受压载荷具内压斜裂缝的起裂与扩展

基于力的平衡原理及断裂力学理论，针对射孔方位与最大主应力方向不重合的情况，建立了裂缝模型，推导了双向受压具内压斜裂纹的应力场，提出了裂纹开裂与延伸的最大应力强度准则。根据现场实际情况，应用有限元法对水力压裂初裂缝的应力强度场进行了计算，分析表明，该准则具有很高的精度。通过模型计算可以看出，当射孔方位与主应力方位不匹配时，初裂缝将转向，形成一条曲折的裂缝，给水力压裂施工带来很多困难；应用定方位射孔技术可以有效地解决该问题。     

新场气田上沙溪庙组气藏井间连通与裂缝发育关系初探

针对新场气田上沙溪庙组气藏气井压裂施工导致邻井连通逐渐增多的现象,综合分析地应力、压裂缝监测、井区压降变化、井间连通时间及气井间的方位关系等资料,得出压裂缝发育是压裂导致并间连通的主要原因.总结了气井压裂导致邻井出砂堵塞气井的机理.在此基础上提出防止井间压裂连通的3个措施:部署加密调整井时要充分考虑气藏的地应力方向和裂...     

有限元构造应力场研究在苏里格气田水平井开发中的应用

建立了苏里格气田的地质构造模型,利用有限元分析方法,对苏里格气田进行了地应力场有限元反演和三维构造应力场的数值模拟,模拟出区域最大主应力、最小主应力、最大剪应力和岩石应变能的分布规律,进而预测区域天然裂缝的分布规律,同时分析了构造应力场在水平井压裂中对水力裂缝启裂方位、裂缝规模的控制作用等,为气田水平井整体开发井网部署及压裂设计提供借鉴。