用测井资料预测压裂裂缝高度的方法研究

为了给压裂施工提供合理的泵压增量及地层破裂压力参考值,需要预测压裂裂缝的高度.利用声波全波测井获得的地层纵横波时差,结合密度测井和自然伽马测井资料,可以计算地层弹性参数、泥质含量和孔隙度,进而可得到合理的岩石固有抗压强度.通过定量计算岩石的断裂韧度和地层的应力强度因子,便可预测压裂裂缝的延伸高度.设计了相应的实际资料处理计算软件.应用实例表明该方法可以有效预测压裂裂缝延伸高度.     

测井资料在压裂设计中的应用

在低渗透率储层注水开发中,准确预测压裂裂缝高度可控制缝高、防止连通水层、改善压裂效果、确保油藏的高产和稳产.分析了裂缝形态及影响冈素,认为油层及隔层的最小水平主应力在剖面上的变化直接影响裂缝高度.利用偶极横波测井得到的纵、横波资料,可计算地层弹性参数,代入黄氏模型中,得到水平应力值;利用密度测井和自然伽马测井,可得到地层的孔隙度和泥质含量,由此计算出岩石强度因子和断裂韧度,从而确定裂缝高度.编制软件对×31井进行实际资料处理,并和斯伦贝谢处理结果进行了对比,可以明显看到裂缝延伸方向基本一致,验证了该方法的可行性及准确性.     

水平井压裂裂缝起裂数学模型及敏感性分析

假设岩石处于线弹性状态,根据应力迭加原理,考虑井筒方位,井筒周围的岩石性质、井筒周围应力分布以及作业条件的因素,建立了水平井压裂裂缝起裂数学模型;在迭代求解数学模型的基础上,分别分析了在不同应力状态、不同水平井井筒方位角的情况下,最小水平主应力和垂向应力对裂缝起裂压力的影响规律;计算结果表明,地层构造应力、最小水平主应力和垂向主应力对裂缝起裂压力都有显著的影响,水平井井筒方位角是影响裂缝起裂压力大小的主要因素。     

分段压裂水平井裂缝形态优化及产能特征研究

水平井分段压裂技术被广泛应用于致密油藏注水开发过程中。为了得到与井网匹配最佳的人工布缝形态,基于水平井采油和直井注水的七点井网,利用数值模拟和流线模拟方法,研究了不同裂缝形态对水平井开发效果的影响,并分析了其产能分布特征。模拟结果表明:纺锤型(双缝)裂缝形态在增加远离注水井的压裂段裂缝(中间裂缝)所在区域流线密度、提高水驱波及效率的同时,使水平段不同位置的裂缝含水较均匀上升,可充分发挥中间裂缝的作用,最终采收率较高。研究结果可为分段压裂水平井的施工设计提供理论指导。     

水平井压裂裂缝局部应力场扰动规律

压裂裂缝形成复杂裂缝网络是非常规储层改造成功的关键,而裂缝的起裂和扩展又受控于地层中应力场的分布,所以研究水平井压裂裂缝局部应力场的扰动规律十分必要。为此,建立水平井井筒集中应力与裂缝诱导应力叠加的水平井压裂裂缝局部应力场计算模型,利用有限元数值分析软件Comsol Multiphysic,模拟分析裂缝净压力、裂缝长度、裂缝条数和裂缝间距对水平井压裂裂缝局部应力场的扰动情况,并揭示各影响因素对应力场的扰动规律。结果表明,水平井压裂裂缝对最小水平主应力的扰动程度更为显著,其中裂缝净压力和裂缝条数与局部应力场的应力扰动幅度呈正相关关系,裂缝长度的增加会引起应力扰动距离的增大,而裂缝间距的增加则会使裂缝间应力扰动程度降低。     

水平井引发的水压裂缝之几何形态

在Ｄａｎ油田，从与破裂面高角度相交的钻孔中我们观察到破裂压力相当高。破裂压力的增高是由有效近井摩擦力引起的。在按比例缩小的实验室测试中，破裂压力的变化与裂缝几何形态的变化是相伴的。因此，在现场处理中破裂压力的变化不单是与原地压力有关。     

利用测井资料进行裂缝的定量识别

本文在分析砂泥岩缝测井响应特点的基础上，提出了一套由微球，双侧向，声波，密度和倾角测提取裂缝测井异常信息的方法，然后根据松辽盆地古龙凹陷九口井６５个裂缝发育层段资料，分别利用综合判别函数和神经元网络方法分别建立了两个裂缝识别的数学模型，其判准率分别是８７％和９３％，表明神经元网络法识别裂效果较好，经处理实际资料说明上述裂缝定量识别方法是可行的。     

低渗透油藏水平井压裂理论及现场工艺探讨

水平井井筒应力分布和岩石破坏准则构成了水平井压裂裂缝起裂数学模型,利用迭代法对模型进行了求解.分析表明,井筒方位角不同,最小水平主应力和垂直主应力对裂缝的起裂压力影响规律不同,在井筒方位角为0时最不容易起裂,而在井筒方位角为90°时最容易起裂.现有的裂缝延伸模型中,全三维裂缝延伸模型计算结果与Fracpro-PT软件计算结果具有很好的一致性,适合水平井压裂裂缝延伸模拟,裂缝间距较长时,多条裂缝延伸模型可以在考虑裂缝之间干扰的基础上结合单裂缝延伸模型建立.现场多条裂缝压裂可以总结为限流法压裂和分段压裂两种,限流法施工相对简单,改造强度相对较小,分段压裂改造强度大,但工具设备和工艺要求高,现场水平井压裂作业时应根据现场情况选择合适的压裂工艺.图4表1参14     

水平井测井资料解释及地质应用

分析了水平井环境因素对测井资料的影响，简要介绍了水平井测井解释咨询系统的主要功能和用途，结合江汉测井实际，对W76P1井和Y1CP1井两口井的应用情况进行了具体分析。     

页岩油气水平井压裂裂缝复杂性指数研究及应用展望

为了评价页岩水平井压裂效果,将适用于直井的裂缝复杂性指数概念拓展到页岩水平井分段压裂中,考虑缝宽的非平面扩展、缝高的垂向延伸、主缝长的充分扩展和分段压裂的缝间应力干扰因子等因素,研究了不同裂缝类型对应的裂缝复杂性指数范围。对如何提高裂缝复杂性指数,进行了实施控制方法上的系统探索。结果表明,要增加裂缝的复杂性指数,一是要有一定的有利地质条件,二是需要优化压裂施工参数及现场实施控制技术。研究结果在四川盆地周缘4口水平井进行了应用和验证,每口井分段压裂10~22段,共实施65段140簇压裂,单段最大加砂量126 m3,最大用液量达4.6×104 m3。压裂后复杂裂缝出现的概率为40%左右,部分井增产效果明显。      

页岩气藏水平井大液量多段压裂工艺的实际应用

页岩气作为非常规能源,其开采技术手段目前主要以水平井加大液量多段压裂为主。文章分析了页岩气藏储层大液量多段压裂工艺技术的难点,并从地面供液流程设计、分段压裂完井工具优选、压裂液体系及支撑剂选型、井口装置设计等方面阐述了实际应用情况,介绍了压裂效果。文章认为,建页HF-1井的成功为后期页岩气水平段大液量多段压裂改造工艺积累了技术及现场实施的经验。     

川南探区页岩气水平井钻井技术

川南探区存在地层古老、可钻性差、机械钻速慢、钻井成本高及投资收益低等问题,为实现该探区页岩气高效勘探开发,在分析探区工程地质及钻井工程技术难点的基础上,结合页岩气储层改造技术要求,开展了井身结构方案优化、优快钻井技术以及经济成本分析,形成了以?139.7 mm套管完井的三开钻井技术方案,指导完成了WY1井、YY1井等探井的设计,为川南探区第一轮页岩气勘探提供了技术指导。      

水平井水力裂缝延伸物理模拟试验研究

试验研究水平井裂缝扩展形态,对于正确认识水平井压裂机理具有重要的意义。根据水平井模拟压裂试验的要求,对中国石油大学(北京)岩石力学试验室组建的一套大尺寸真三轴模拟试验系统进行了改造和完善。研究共进行了2组模拟压裂试验,第1组试验研究水平井方位的变化对裂缝起裂和扩展的影响,而第2组试验研究水平主应力比由原来的1.5变为2.0时裂缝起裂和扩展的情况。结果表明:水平井水力裂缝并非发生在与最小地应力垂直的方向,在水平方向的2个主应力差异小时,水平井的水力裂缝的扩展方向具有随机性;在相同物理条件下,裂缝的起裂及近井裂缝形态除了与井筒方位角有关外,还受地应力大小比值的影响。     

水平井多级水力喷射压裂封隔工具

为了使1趟钻能够完成6段以上水平井水力喷射压裂施工,研制了PSK多级水力喷射封隔工具。该工具在多层段施工中可通过拖动管柱的方式先用下段的一级喷枪及封隔器进行3段的射孔及压裂施工,然后以投球的方式开启PSK344-110水力喷射封隔工具的喷枪和封隔器进液通道,封堵封隔器下部管柱,再通过拖动管柱的方式施工3个层段,这样就能够用1趟钻对6段进行施工。6口井的应用情况表明,采用多级水力喷射压裂封隔工具,1趟钻可以施工3～4段,最高施工段数为8段,可以减少入井管柱次数,降低成本和减轻工人的劳动强度,缩短施工作业周期,减少对储层的伤害。     

页岩气水平井产量主控因素分析及产能预测

通过W地区国家级页岩气产业示范区2个平台的水平井开发实例,从页岩气储层测井评价入手,结合W地区页岩气水平井的测试、生产数据,研究分析页岩储层总有机碳含量、矿物组份、孔隙度、饱和度、含气量、脆性指数等储层参数,以及井眼轨迹、压裂效果等因素与水平井产量的关系,评估这些因素对水平井产量的影响程度。综合考虑上述参数,定义用于评价页岩气水平井产能的表征参数,建立W地区页岩气水平井产能预测的数理统计和神经网络模型。2个模型在W地区页岩气水平井产能预测应用结果表明,数理统计模型预测产能平均相对误差为18.10%,神经网络模型预测产能平均相对误差为0.54%。     

水平井解释处理技术及应用

水平井解释处理技术是把水平井测井资料转换为井眼轨迹信息和储层特性参数信息,利用水平井测井资料的井斜、方位数据,计算出井轴上每一点的垂直深度、水平位移,并绘制出井眼轨迹图与斜深和垂深的测井组合成果图,由测井分析和地质分析等方面专家进行地层对比,更好更准确地评价油气层,为水平井今后测试、采油等工作提供重要参考资料。介绍了水平井处理技术及其测井资料解释方法,并给出了应用实例。     

满足页岩气水平井固井质量的套管扶正器研究

为提高页岩气水平井的固井质量,常在套管上安装扶正器.常规的滚轮扶正器对套管的居中度提高有限,旋流扶正器的旋流效果不好.根据页岩气水平井分段压裂的要求,并结合弹簧片、旋流及液力变径扶正器的优点,设计了一种新型扶正器.该扶正器下入过程中其外径与套管接箍外径相同,能有效减小下入摩阻.下入至设计井深时,弹簧片可伸出扩径,且可使注水泥时产生旋流顶替.试验结果表明：该扶正器的居中度可提高至97％,外径缩小30％.     

考虑页岩裂缝长期导流能力的压裂水平井产量预测

页岩气井压裂后初期产量高,随后产量迅速递减,但在预测页岩气压裂水平井产量时,目前国内尚无实际产量递减规律可借鉴。为此,进行了2.5和1.0 kg/m2两种铺砂浓度下的长期导流能力试验。试验结果表明,支撑剂的嵌入及破碎导致前2 d导流能力约降低43%,4 d后导流能力则降低得很少。将试验结果应用到川东南某井数值模拟中,恒定导流能力方案产量为考虑长期导流能力方案的2~3倍;10年生产动态预测结果显示,示例井生产周期可分为3个阶段,前2年产量递减率高达42%~46%,第3~4年产量递减率降至27%~37%,第5~10年产量递减率缓慢降至4%以下。研究结果表明,页岩支撑剂评价优选应以裂缝长期导流能力试验结果为基础,考虑裂缝长期导流能力影响的产量递减规律可为页岩气压裂水平井重复压裂时机的确定提供依据。