浅议高能气体压裂设计方法

高能气体压裂的设计对该项技术的深入研究十分重要。本文对高能气体压裂的设计方法作了初步探讨。设计内容包括该枝术的适用范围、压力过程设计、火药燃烧分析、井筒泄气分析、裂缝扩展分析、增产效果预测等。由于高能气体压裂的工作介质是具有可压缩性的火药生气，因此，以上各项分析相互关联。本文还给出了高能气体压裂设计计算的流程。     

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。     

气井高能气体压裂裂缝系统动力学模型研究

结合燃爆气体动力学、岩石力学、流体动力学和渗流力学的基本原理,建立了高能气体压裂过程中气井射孔孔眼泄流、裂缝内流体压力分布、裂缝壁面流体渗漏、裂缝起裂判据以及裂缝延伸速度等相关的动力学模型,由此建立了高能气体压裂过程中裂缝系统延伸的气/液/固耦合动力学模型,为精确模拟高能气体压裂过程中的裂缝形态变化提供理论基础.     

体积压裂裂缝对地应力场干扰规律的研究

为了研究体积压裂在低渗透油藏的开发效果,采用有限元分析并利用Comsol对体积压裂过程中的地应力扰动进行模拟,分析了地应力的分布、裂缝长度、裂缝的净压力、简单缝和复杂缝对地应力扰动的影响,以及裂缝长度、弯缝与直缝的应力扰动及影响分析,获得了地应力扰动的影响因素与影响规律。研究表明:裂缝长度、裂缝净压力和裂缝形态是影响应力扰动的主控因素,应力扰动的幅度值与这些因素呈现正相关;同时建立了不同裂缝长度,最大和最小主应力扰动差值的图版,可用此图版来确定不同裂缝长度条件下复杂缝网产生的位置;直缝对弯缝的扰动值较直缝更小。     

复合射孔压裂火药爆燃后气液作用分析

针对目前在复合射孔理论模型的研究中,国内外各石油公司及相关研究机构主要集中在火药的爆燃机理、岩石的压裂机理和裂缝的生成方面,但对于压裂火药燃烧结束后剩余高能气体及上部压井液体的水击压力对地层的作用研究较少的问题,研究了复合射孔过程中压裂火药爆燃结束后压井液及爆生气体对地层的作用特性,推导了高能气体作用下的压井液体的运动微分方程,提出了一个火药爆燃结束后井底压力的计算方法,分别对复合射孔作业过程中产生的井底压力变化、压井液体的水击作用、对地层的脉冲作用等几个方面的问题进行了较为全面的研究。计算实例分析表明,压井液的水击及爆生气体的脉动作用对复合射孔的作用效果有积极的作用。     

斜井压裂大型真三轴模拟试验研究

通过大型真三轴模拟试验,研究了井斜角,井眼方位角、射孔方式对斜井压裂裂缝起裂压力、起裂位置及裂缝延伸规律的影响,得到了不同参数条件下裂缝起裂和延伸的直观认识.探索通过定向射孔形成一条平整大裂缝的途径,从而降低水力压裂地层的破裂压力,改善裂缝形态,提高压裂成功率,为优化斜井地层射孔方案及水力压裂设计提供依据.实验结果对于提高斜井水力压裂技术水平,改善压裂增产效果具有重要作用.     

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．     

体积压裂复杂裂缝形态压力响应特征分析

体积压裂根据岩石脆性会形成不同的裂缝形态,会造成不同的改造体积和增油效果.本研究在实际油田认识基础上,建立了不同裂缝形态的渗流数值模拟模型,并分析了关井压力恢复时不同裂缝形态的压力响应特征.研究结果表明,当体积压裂形成两翼缝时,表现为有限导流的压力响应特征;当形成裂缝网络时,会出现双重介质和复合油藏的压力响应特征,由该特征可以通过试井分析方法判断体积压裂后裂缝形态,从而为体积压裂效果评价提供技术参考.     

我院高能气体压裂技术十年发展综述

综述了高能气体压裂增产技术在我院研究与发展的十年概况，扼要介绍了固体药气体发生器及液体药压裂技术，峰值压力和Ｐ－ｔ过程测试，压裂设计方法，套管井固体压裂弹施工工艺，机理研究及实验室建设等方面取得的主要成果有技术水平，并对今后需深往研究的几个问题作了简要提示。     

在高能气体压裂工况下井下射孔套管承载能力的有很元分析

目前国内现有的高能气体压裂技术，在１０００米以上的浅地层内，能有效地将砂岩地层压裂，提高油气产量，但对于１５００米以下的深地层，却不能有效地造缝，其主要原因是对套管的承压能力不明，担心提高压力会将井壁炸塌。为此，本文利用有限元法，确定了１５００米井下，在不损坏套管情况下，高能气体的极限压力。     

在高能气体压裂工况下井下射孔套管承载能力的有限元分析

目前国内现有的高能气体压裂技术，在１０００米以上的浅地层内，能有效地将砂岩地层压裂，提高油气产量．但对于１５００米以下的深地层，却不能有效地造缝，其主要原因是对套管的承压能力不明，担心提高压力会将井壁炸塌．为此，本文利用有限元法，确定了１５００米井下，在不损坏套管情况下，高能气体的极限压力．     

过油管高能气体压裂气体发生器的研究及应用

设计了过油管高能气体压裂气体发生器，其特点是不用起出井内油管，可直接穿过油管下到目的层进行高能气体压裂，大大降低了作业成本，通过优化设计特殊的装药结构，使其可达一般高能气体压裂的同等效果，重点分析了该气体发生器的结构设计和强度计算，对点火系统的可靠性进行静态点火试验和必要的测试证明：该气体发生器结构设计合理，点火性能可靠，经油田现场试验，取得明显的压裂效果。     

微地震在页岩气水平井压裂中的作用

页岩气压裂设计上主要采用体积改造,施工上采用井工厂模式,通过裂缝的复杂化增大泄气面积,实现气井的增产。在压裂过程中储层容易出现剪切滑移,产生微地震事件,能被检波器检测到。通过微地震事件的分析,可以判断裂缝的几何形态,裂缝复杂程度,裂缝延伸情况,裂缝参数及改造体积等。在不同的净压力下,微地震也不同,通过微地震事件分析有助于了解不同施工情况下裂缝的形态,有助于加深工艺的认识,提高措施的效果。     

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。     

高能气体压裂技术在江汉油田的应用

高能气体压裂技术是国外二十世纪八十年代发展起来的一种新的、有效的油田增产增注工艺技术。它具有工艺简单、施工方便 ,成本低 ,对井层无伤害等特点。本文较详细地介绍了高能气体压裂的基本原理、技术优缺点和应用条件 ;并对江汉油田开展的高能气体压裂井进行了分析 ,提出了今后推广应用高能气体压裂的选井选层条件     

暂堵压裂层间应力差分析

暂堵压裂是提高坪北特低渗油藏的一项重要技术,由于地质条件及油藏动态复杂多变,暂堵压裂井的效果时好时差,为了提高平均单井产量,对层间应力差进行分析,可以收到比较理想的效果。结果表明:(1)暂堵压裂井层间应力差值越大,裂缝转向后仍然在油层延伸的可能性越大,造成无效加砂的几率越小,对增产越有利。(2)层间应力差越大,暂堵剂产生的滤饼阻力越大,在暂堵剂的承压强度范围内,越有利于暂堵剂的封堵作用,从而提高缝内净压力,有助于裂缝的转向。     

复杂裂缝压裂技术在新86井区应用及探讨

复杂裂缝压裂工艺是针对致密油油藏储层改造提出的新技术。以新86井区致密泥晶云岩储层为研究对象进行复杂裂缝压裂技术研究和试验,从地层天然裂缝是否发育,储层的脆性指数是否符合产生网络裂缝的条件,水平应力系数差是否满足形成缝网条件等方面,对其产生缝网可行性进行了分析论证。进行现场试验,并从影响措施效果的地质因素着手,对比工艺差异,进一步对复杂裂缝压裂技术的适用性进行分析,认为针对低渗透致密油藏,复杂裂缝压裂工艺的改造模式更有利于提高挖潜能力。     

活塞自击式逐级延时引燃气体发生器装置设计及应用

为改进已有高能气体压裂气体发生器结构上的缺陷，设计出一种活塞自击式逐级延时引燃装置，该装置既可用于多级同步引燃压裂，又可用来逐级延时燃烧压裂和无需密封的热引燃式压裂，可扩大工艺范围及施工规模、提高增产增注效果，并有利于套管及水泥环保等优点。     

水力压裂裂缝缝高／缝长诊断研究

水力压裂在低渗油气藏增产措施中占有相当大的比重,而且是提高油气采收率的主要方法。因此对水力压裂研究,尤其是压裂后裂缝诊断研究就尤为必要,它可以验证或修正水力压裂中使用的模型,选择压裂液,确定加砂量,加砂程度以及采用的工艺,进而降低压裂成本和提高油气采收率,达到合理高效开发油气田的目的。本文通过间接的压力恢复试井和生产动态分析法,净压力拟合法以及三维水力压裂模型来诊断水力压裂后裂缝缝高／缝长,为水力压裂提供充分和必要的信息。     

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.