非常规油气藏体积压裂数值模拟新进展

页岩气藏的高效开发与体积压裂的合理设计密切相关,在调研大量相关文献的基础上,综述了近年来国外非常规油气藏水平井体积压裂数值模拟技术。从天然裂缝与人工缝的相互作用、应力影以及支撑剂模拟等方面叙述了压裂力学模型的发展历程,介绍了非常规压裂模型的原理,为该技术的深入研究提供参考;阐述了连续介质模型和离散裂缝模型在非常规油气藏体积压裂数值模拟中的应用,分析了其原理、数模思路以及适用性;总结了国外研究的主要方向,提出了针对长庆油田致密储层体积压裂数值模拟的发展方向。     

塔里木盆地深层致密油藏地质工程一体化模拟技术

综合地震及测井解释、岩石力学性质及地质力学分析、数值模拟、水力压裂等技术,提出非常规油气藏地质工程一体化模拟工作流原理,并以塔里木盆地塔中12油田为例,运用地质工程一体化的思想解决了压裂一体化耦合数值模拟过程中的具体问题。即：建立精细三维地质模型,基于体积压裂模拟结果进一步优化复杂缝网模型;采用新一代流固耦合数值模拟技术等,结合研究区地质认识和工程实践,实现了体积压裂、地质力学和油气藏动态全耦合数值模拟。研究结果表明：精细三维地质模型可辅助提升储层钻遇率和钻井效率;利用有限元方法建立的压裂模型,能够精确刻画体积压裂缝网空间展布规律和油藏开发特征。在此基础上,将复杂的体积压裂缝网模型与油藏数值模型耦合,可进一步开展有关非常规致密油藏提高采收率的后续研究工作。在塔里木油田首次尝试非常规致密油藏地质工程一体化模拟技术,对油田开发具有重要的指导作用和借鉴意义。     

非常规油气藏压裂水平井动态缝网模拟方法及应用

非常规油气藏压裂水平井投产后,储层压力变化导致压裂缝产生形变,表现出动态缝网特征,对油气井产能具有重要影响.为准确模拟动态缝网对非常规油气藏开发的影响,提高开发方案设计水平,首先构建了描述裂缝宽度时变性及裂缝宽度非均匀分布的裂缝形变数学模型,可同时模拟裂缝宽度和长度的变化;然后采用传导率修正技术,将裂缝形变数学模型与离...     

苏里格致密砂岩气藏水平井体积压裂技术研究与试验

近年来,体积压裂技术成为非常规油气藏开发的关键技术。鄂尔多斯盆地苏里格气田致密砂岩储层压力系数低,并且孔喉及渗流特征复杂,孔渗条件极差,属于典型的非常规气藏,前期水平井采用传统压裂技术改造单井产量低,难以实现经济有效开发。为实现气田水平井高效开发,通过分析苏里格气田致密砂岩储层天然裂缝发育程度、水平两项应力差以及脆性指数等影响体积压裂的主控因素,建立了苏里格气田致密砂岩储层体积压裂技术模式,研究试验形成了复杂裂缝网络特征压裂参数体系,创新形成了体积压裂高效工艺和液体体系。现场试验增产效果显著,总体上较常规水平井单井产量提高1.5~2.0倍,为国内致密气储层体积压裂设计提供了有益的借鉴。     

页岩油储层改造和高效开发技术

随着勘探开发技术的不断发展，页岩油勘探不断取得重大突破，可采资源量不断创新高，页岩油有望成为我国未来重要的战略性接替资源。通过调研国内外大量相关文献，分析和整理出国内外页岩油定义、发展历程、储层改造和开发技术，取得认识:页岩油储层发育纳米级孔、裂缝系统，利于页岩油聚集；储层脆性指数较高，宜于压裂改造；但储层敏感、渗透率低、含水饱和度高，在开发和改造中要结合储层上述特点提出适宜的技术。介绍了变排量压裂技术、重复压裂技术、小井距立体开发技术、同步压裂技术、体积改造技术、人工油气藏等储层改造工艺及压裂材料、微地震裂缝测试等配套技术；阐述了水平井钻井技术、“工厂化”作业、地质工程一体化等页岩油开发前沿技术。最后对中国页岩油储层改造和开发存在的技术难点进行了分析，提出了相应的勘探开发建议。以期对我国页岩油开发提供借鉴和参考。     

非常规致密油气开发的水平井钻完井与改造最优化设计

分析以往常规水平井工程设计中先钻井、再完井、后储层改造工序对非常规储层高效开发的局限性,建立以油藏数值模拟和裂缝模拟为主,不考虑井筒等条件下致密油气体积改造最大化为核心的工程设计思路,内容包括：进行横向裂缝与纵向裂缝的井眼轨迹优化,研究表明对于非常规致密储层,横向裂缝比纵向裂缝产量可以 提高25％。得出非常规致密储层水平井轨迹应沿着最小水平主应力方向布置,这样压裂形成的裂缝为横切缝;为实现最大改造体积,建立油藏改造泄流体积最大化的设计施工参数,包括规模与排量等参数;根据确定的改造体积设计水平井完井及分段改造方案,给出了目前几种水平井分段工具的特点及适应条件,进行完井工具与分段改造优化。最终得出一套以储层体积改造为首,再钻井及完井分段工具设计的新方法,实现了工程技术的有机一体化,为非常规油气水平井体积改造后实现高效、经济开发提出新的手段。     

基于缝网扩展模拟的致密储层体积压裂水平井产能贡献分析

针对致密储层体积压裂缝网扩展预测和多重孔隙介质耦合流动模拟难度大的问题,开展了基于体积压裂裂缝扩展机理的致密储层流体流动规律研究,建立了多重介质不稳定渗流数学模型和多裂缝互相干扰条件下的压裂裂缝网络扩展模型,并采用有限单元法求解.以鄂尔多斯盆地致密油为例进行生产模拟,分析致密油藏体积压裂水平井不同孔隙介质产量贡献程度....     

非常规气藏增产改造与监测技术实践

非常规油气藏必须经过增产改造方能投入有效开发,但目前却存在增产改造范围有限、封隔难度大、改造针对性不强等技术瓶颈。为此,针对这些技术难题,四川油气田通过持续技术攻关和对引进技术的消化吸收,初步形成了适应不同类型非常规油气藏储层的增产技术系列,即：①非常规储层机械分层（分段）改造技术系列;②水平井分段改造技术系列;③页岩气藏体积压裂技术;④非常规储层增产改造裂缝监测技术。这些新技术有效地解决了制约非常规油气藏增产改造的技术难题,取得了良好的应用效果,为国内非常规油气藏增产改造提供了强有力的技术支撑。     

致密储层体积压裂作用范围及裂缝分布模式——基于压裂后实际取心资料

体积压裂在地层中的有效作用范围和压裂缝特征是非常规油气勘探、开发非常关注的问题。本文依据长庆油田在鄂尔多斯盆地致密油试验区完钻的取心井岩心资料、测井资料和分析化验资料，对经大规模体积压裂后储层中产生的人工压裂缝进行了识别和表征，进而分析了致密储层体积压裂改造区人工裂缝发育特征，探讨了体积压裂的有效作用范围、压裂缝的空间分布等关键问题。观察结果表明，X233致密油试验区长7段体积压裂后油层段块状砂岩中发育长度0.13 m近垂直的张性微裂缝，邻近长度1.49 m油层见大量层理缝顺层或斜交延伸，油气外渗显著，为压裂改造后形成的人工缝。综合分析认为，长7段致密油层体积压裂后，由有限数量的主缝、压裂影响形成的大量微裂缝及受压裂影响延伸或扩展的层理缝共同构成了改造后储层的裂缝特征；现阶段技术条件下，体积压裂改造区宏观裂缝网络扩展范围有限，微裂缝分布较广，油层剩余油饱和度依然很高，表明致密油藏体积压裂效果还有进一步优化的空间。     

滑溜水在裂缝性碳酸盐岩体积酸压中的研究与应用

滑溜水是页岩气、致密油非常规油气藏体积改造中应用最广泛的压裂液体系,旨在利用低黏滑溜水强的穿透性能激活天然裂缝提高裂缝复杂程度。基于深层裂缝性碳酸盐岩储层基质物性差、非均质性强,裂缝是主要储集空间和渗流通道的储层特征,提高改造体积是实现高产稳产的核心,需采用低黏流体大排量注入来提高天然裂缝激活几率,提出滑溜水、冻胶和转向酸复合的体积酸压技术。评价了新型聚合物类滑溜水性能,利用室内实验（大物模、酸液滤失）和数值模拟相结合的方法研究了滑溜水在体积酸压中的作用机理,研究表明:新型聚合物类滑溜水具有较好的减阻性能,能够降低施工管柱摩阻,实现大排量施工,助力改造效果提升;滑溜水大排量注入形成复杂裂缝,低黏酸液注入形成酸蚀蚓孔提高裂缝连通性,滑溜水与低黏酸交替注入,实现微细裂缝"水力+酸蚀"缝网构建。上述研究成果现场应用显著,AT3x井压后获日产油35 m3、日产气50.3×104 m3高产油气流,为国内超高温深层复杂储层高效改造提供新的技术指导。      

页岩气藏三孔双渗模型的渗流机理

为了掌握页岩气储层气体复杂流动的规律,从而高效开发页岩气藏,对页岩气渗流机理进行了研究。借鉴适用于非常规煤层气藏双重孔隙介质模型和考虑溶洞情况的三重孔隙介质模型,基于页岩气储层特征和成藏机理,提出了页岩气藏三孔双渗介质模型;研究了页岩气解析扩散渗流规律,提出考虑储层流体重力和毛细管力影响的渗流微分方程;并利用数值模拟软件对页岩气产能进行了预测。结果表明：基质渗透率和裂缝导流能力是页岩气开采的主控因素,只有对储层进行大规模压裂改造,形成连通性较强的裂缝网络后才能获得理想的页岩气产量和采收率。     

储层改造体积预测模型的研究与应用

为进一步明确储层改造体积内涵,完善体积改造技术及提高改造体积预测的准确性,采用物理模拟试验分析了声波事件与裂缝形态的关系,并基于物理模拟试验结果建立了储层改造体积预测模型。利用建立的模型计算了不同导流能力、不同压裂液黏度以及不同缝内净压力下的储层改造体积,计算结果表明:储层改造体积与压裂液黏度呈反比关系,与裂缝导流能力和缝内净压力呈线性关系;压裂液黏度对储层改造体积的影响最大,裂缝导流能力次之,缝内净压力最小。利用所建模型对国内某油田7口压裂井的致密储层改造体积进行了预测,并拟合了预测储层改造体积与压裂后试油产量的关系,两者呈线性关系,相关系数为0.840。这表明,所建模型预测的储层改造体积与压裂后试油产量具有较好的相关性,可以利用其指导体积压裂。      

水力压裂设计的新模型和新方法

压裂设计是水力压裂技术的核心,由于非常规储层的特殊性,使得压裂设计面临一系列的挑战。为此,梳理了国内外压裂设计各环节的新模型和新方法,并分析了其发展方向。压裂设计的新模型和方法主要分布在储层描述、水力裂缝刻画、水力裂缝优化以及水力裂缝模拟等4个方面,其中储层描述主要是在创新参数获取基础上建立新的地质力学模型;水力裂缝刻画主要体现在开发新方法,并结合物理模拟实验认识,提高现有监测手段的准确性;水力裂缝优化方面主要进展是挖掘储层与流体的相互作用,并通过规律性描述,形成新型的油气藏数值模拟软件;水力裂缝模拟主要通过方法创新,研发新型的适用于水平井分段多簇压裂的裂缝数值模拟器。因此,建议国内同行在坚持工具、设备等硬件投入的基础上,加强基础研究,力争在各种评价模型和软件方面取得突破,从而提高压裂设计的科学性,进而实现非常规油气藏的高效经济开发。     

中国石油井中微地震裂缝监测技术获重大突破

中国石油勘探与生产分公司2月25日透露,勘探开发研究院廊坊分院与东方地球物理勘探公司联合成立的攻关项目组,经过1年多的现场试验,在国内首次成功研发井中微地震裂缝监测技术,初步开发了解释软件,项目攻关获得重大突破。井中微地震裂缝监测技术,是体积改造设计、实施及评估的关键技术,是中国石油针对页岩气和致密油气等非常规领域勘探开发的关键技术．也是“油气藏储层改造技术重大现场攻关试验”项目的课题之一．     

水平井体积压裂技术研究与应用

水平井体积压裂技术是有效开发低渗致密油气藏的关键技术。在深层及超深层碳酸盐岩油藏、致密砂岩油气藏和页岩气等领域,持续开展了裂缝与起裂扩展规律描述方法、裂缝参数优化方法、射孔工艺参数优化、多尺度压裂工艺参数优化方法、分段压裂工具、低伤害压裂酸化工作液体系、压后同步破胶及返排优化、体积裂缝诊断及效果评估方法等研究工作。在调研水平井体积压裂技术研究与现场应用最新进展的基础上,形成了以压前储层综合评价、油藏数值模拟、体积压裂优化设计方法、高效压裂液酸液体系、分段压裂工具/裂缝监测与诊断、压后返排优化控制等为主要内容的储层改造技术链,经华北鄂尔多斯致密砂岩气藏、新疆塔河超深层油藏及四川盆地深层页岩气等试验及推广,效果显著,极大地提高了裂缝的有效改造体积和勘探开发效果。对国内类似油气藏的压裂改造和增储上产均具有重要的借鉴和指导意义。     

页岩气压裂数值模型分析

水力压裂和水平井开采是页岩气开发的主要技术,在我国尚处在工业试验阶段,存在很多技术瓶颈。在总结分析了页岩气压裂的特点基础上,探讨了网状裂缝形成的主控因素及裂缝扩展模型、产能预测模型的类型以及优缺点。结果认为,特殊的赋存生产机理、复杂的裂缝形态和多尺度的渗流模式是页岩气压裂的主要特点,其目的是形成网状裂缝,扩大储层改造体积;网状裂缝的形成主要受天然裂缝与人工裂缝的夹角、水平主应力差和岩石的脆性等因素的控制。页岩气压裂产能预测模型面临的主要问题是裂缝形态的模拟和气体流态的描述,主要有非常规裂缝模型、离散裂缝模型和双重介质模型等,这些模型和方法在一定程度上表征了页岩气压裂裂缝形态和渗流特点,但没有考虑不规则的裂缝形态等。     

砾石影响下裂缝扩展规律数值模拟

大规模水力压裂是致密砂砾岩储层经济高效开发的必备技术,砾石参数是影响水力裂缝形态以及整体改造效果的关键因素。砾石的存在使压裂改造施工难度增大,裂缝形态复杂、迂曲度高,支撑缝长较短,难以达到设计的裂缝导流能力。基于连续-非连续单元法（CDEM）,建立了含砾石二维流-固全耦合裂缝扩展模型,系统研究了应力差、砾石含量和施工排量对裂缝扩展形态的影响。数值模拟结果表明：基于CDEM方法的多相复合介质水力压裂模型能够准确模拟砾石影响下裂缝扩展形态;裂缝遇到高强度砾石时易偏转绕流,产生迂曲裂缝;高应力下,水力裂缝先绕砾偏转,后转向至水平最大主应力方向扩展;砾石影响下,裂缝扩展会憋压形成“高压区”,促进产生局部微裂缝,提高储层改造体积。研究为砂砾岩储层压裂设计优化奠定了理论基础。     

致密油水平井体积压裂工厂化作业模式研究

摘要：随着全球油气公司逐步加大对致密油气藏、页岩气藏等非常规油气藏实施勘探开发力度,水平井压裂技术目前己成为提高非常规油气田开发综合效益的主体技术。而致密油气的高效开发离不开水平井压裂增产技术。目前,水平井压裂增产技术也逐步向多级分段压裂、大规模分段多簇的“体积压裂”的趋势发展,工厂化作业已经成为致密油气高效率低成本开发的模式。通过研究致密油水平井体积压裂改造技术的发展趋势,分析国内外体积压裂工艺的完井方式、储层改造方式和工厂化的作业模式,围绕致密油开发技术、生产作业模式和组织管理模式等多个方面形成可复制的标准开发模式和规范,为国内各油田水平井体积压裂“工厂化”技术模式的设计和选择提供依据和参考。     

基于地震的碳酸盐岩双重介质建模技术及应用

碳酸盐岩气藏裂缝孔隙型储层非均质性强,裂缝复杂,仅依靠井资料和随机模拟的三维地质建模无法准确描述储层以及裂缝特征,数值模拟历史拟合误差大,无法进行有效的流体动态分布预测。以土库曼斯坦阿姆河右岸S气田群为例,提出基于地震的复杂碳酸盐岩双重介质建模技术,利用多级相控反演礁滩体内幕储层技术对基质模型进行约束,利用地震多属性融合裂缝预测技术对裂缝模型进行约束,精细表征了碳酸盐岩储层非均质性特征及裂缝分布特征,提高了复杂碳酸盐岩建模精度,提升了数值模拟预测的准确性。同时,利用双重介质模型和数值模拟对储层连通性开展了有效评价,准确判断了水源方向,为后期开发方案的制定提供了有效信息。     

低渗透储层应力敏感性研究进展及展望

随着常规油气资源量日益减少,低渗透储层已逐渐成为油气勘探开发的重点。低渗透储层具有较强的应力敏感性,严重制约着其经济开发与管理。主要从实验评价方法、流固耦合模型及油气藏产能方程3个方面对国内外低渗透储层应力敏感性研究进展进行总结。分析表明,基于原地应力的评价方法和多项式本构关系具有较高的评价精度;融合流固耦合理论和油气藏产能方程的数值模拟软件开发及注水能力预测将是未来发展之热点。指出仅基于唯象学和纯粹的理论推导无法从本质上揭示应力敏感机理,应着力把实验数据、理论公式及储层物性耦合起来,建立一个全面的应力敏感性评价系统;对于裂缝性储层,构建合理的裂缝面结构模型及缝面接触计算机模拟方法,由单条裂缝逐渐过渡到裂缝网络,并考虑天然裂缝与水力裂缝之间的相互作用机理是目前该领域亟待突破的瓶颈。