影响油层压裂效果的因素分析

本通过对大庆油田压裂井的分析，分别阐述了多油层砂岩油田注水开发中，影响油层压裂效果的各种因素。     

影响中原油田文13块压裂效果因素的相关分析

中原油田是一个高温，高压，低孔低渗的复杂断块油田，自1985年开展压裂工作以来，获得了显著的增产效果和经济效益，随着油田的长期注水开发，油藏的油水分布，地层能量，储层岩石和流体性质均发生了变化，从而影响了压裂的有效率和成功率，为了提高老油田压裂改造的效果，本文收集整理了中原油田文13块200余口井静动态地质参数，岩石力学参数和压裂施工参数，结合压前后增产效果，定性地分析了影响压裂效果的各种因素，利用单因素与多因素，线性与非线性分析的判别方法，定量地确定了影响压裂效果的主要参数，以正确指导下步低渗砂岩油田的压裂，选井选层工作和准确编制压裂方案。     

致密砂岩储层水平井水力压裂裂缝参数影响因素数值模拟

在大规模压裂开发过程中,水力压裂裂缝扩展形态及空间展布是致密砂岩储层改造效果定量描述和评价的难点。为了研究水平井水力压裂裂缝扩展形态及空间展布规律,通过落实岩石力学参数,建立油藏地质、岩石力学及地应力模型,利用kinetix水力压裂模拟模块,模拟泊松比、弹性模量、水平应力差、加砂量、压裂液排量以及压裂液总量等参数对复杂缝网形成规律的影响,分析了裂缝起裂和扩展的规律。结果表明：随着泊松比、弹性模量、加液量的增加,裂缝缝长呈减小的趋势,加砂量、主次应力差对裂缝缝长影响较弱;裂缝导流能力随泊松比、单段加液量、加砂量、压裂液排量的增加而增大,主次应力差在6 MPa左右时,裂缝导流能力最高,弹性模量对水力裂缝的导流能力影响相对较小;主次应力差较小时,裂缝展布方向与主应力方向夹角较大;主次应力差较大时,裂缝沿主应力方向延伸。研究结果可为致密油藏储层水平井大规模压裂参数优化和压后定量评价提供技术支撑。     

水力压裂裂缝参数优化研究

水力压裂是油气增产的重要措施,而压裂裂缝的长度、裂缝导流能力等参数对压裂井的产能有很大影响,因此优化水力压裂裂缝参数很有必要。本文通过讨论水力裂缝参数对产能的影响,并分析水力压裂裂缝参数优化的方法,对比各方法的优缺点得出,综合考虑经济成本和效益,运用水电相似原理,结合数值模拟方法以及净现值法(NPV)进行裂缝参数优化,最后得出最佳裂缝长度、最佳裂缝导流能力等参数。     

压裂后井温测试影响因素分析

油井压裂后的井温测试是判断施工措施效果的重要手段，在实际工作中，对压裂后的井温测试时间没有进行深入的研究，只是按相关标准要求在压裂结束后的24h内完成。但有一部分井24h内完成并不合适，测到的井温测试曲线不能反映措施的效果。本文利用JS-2型压裂排液求产监测一体化管柱监测的压裂-扩散-放喷-排液全过程的压力和温度变化资料，研究了压裂后井温测试影响因素，为确定合理的压后井温测试时间提供依据。     

低渗透油藏水力压裂优化设计方法

低渗透油藏是目前乃至未来很长一段时间里勘探开发的重点领域,水力压裂是开发低渗透油藏的有效方法之一,压裂优化设计方法对压后效果有着极其重要的影响.通过分析低渗透油藏特点和开发中存在的特殊性,制定了低渗透油藏水力压裂优化设计应遵循的基本原则,对渗透率等9个影响低渗透油藏水力压裂压后产量的因素进行敏感性分析,得到各因素影响压后产量的敏感性程度.以国内某低渗透油藏C-A井为例,通过油藏特性分析,结合产量影响因素敏感性分析结果,设计诊断注入测试、低排量支撑剂段塞替挤天然裂缝、短的射孔间隔、压裂液和支撑剂优选、井下微地震裂缝监测,研究制定适合该低渗透油藏的水力压裂优化设计.压裂裂缝监测和压后产量对比表明,压裂设计合理且具有针对性,对低渗透油藏水力压裂设计的制定具有一定的借鉴意义.     

限流压裂施工参数的优化

从油田开发整体要求的角度出发,提出了优化限流压裂施工参数的思路,建立了适用于限流压裂裂缝延伸的拟三维数学模型,并综合了裂缝延伸模拟二维模型计算速度快、简便省时和三维模型较真实反映缝高延伸的优点,从理论上实现了限流压裂施工参数的优化设计,共节省了大量的设计计算时间。     

页岩储层水力压裂支撑裂缝导流能力影响因素

支撑裂缝的导流能力是评价页岩储层水力压裂施工效果的一项重要参数,其大小受到多种因素影响。文中开展了支撑剂类型、颗粒大小、铺砂浓度等对支撑裂缝导流能力影响的室内实验研究。结果表明:陶粒的导流能力明显高于石英砂和覆膜砂,在低闭合压力条件下,20~40目陶粒的导流能力最大,在高闭合压力条件下,组合支撑剂的导流能力明显高于单一支撑剂;铺砂浓度越大,裂缝导流能力越大;循环应力加载模式下,裂缝导流能力比稳载时下降了31.7%,经过滑溜水和胍胶压裂返排液污染后,裂缝导流能力分别下降了33.9%和76.5%。研究成果指导了X-4井的现场压裂施工,该井措施后产气量较高且稳定生产,压裂增产效果较好。     

低渗油田水力压裂控缝因素FracproPT模拟分析

油气井进行水力压裂时,针对影响裂缝高度的因素,选用合理的控缝措施显得尤为重要。本文针对西北某油田,选用合理的参数进行了正交实验,对射孔段厚度、排量、应力差、杨氏模量、断裂韧性和压裂液粘度这六个影响缝高的因素利用FracproPT压裂模拟软件进行了模拟分析,得出了其影响规律,并针对此规律对该区块压裂改造施工给出了相应的控缝措施。在对该区块压裂施工参数优化模拟中,通过运用百目砂间隔注入形成人工隔层和变排量加砂技术,成功的控制了压裂裂缝的高度。     

水力压裂多裂缝产生机理及影响因素

在对某些复杂地层进行水力压裂施工时，常会遇到异常高压及脱砂现象，有时还会导致施工的失败，而多裂缝是产生这些现象的主要原因。本文从水力压裂的原理出发，采用机理剖析的方法，分析了导致多裂缝产生的主要因素。分析认为，多裂缝的格局取决于小裂缝能否顺利连接，地应力状况对裂缝的连接与起裂方位有重大影响；天然裂缝的发育程度是决定多裂缝起裂的重要因素；地层的倾斜与井眼斜度、起裂方位、射孔等对裂缝的连接起支配作用。搞清多裂缝的产生机理对水力压裂过程中预防多裂缝的产生有着重要的意义。     

压裂过程中多裂缝产生因素分析及处理措施

压裂过程存在多裂缝是近年来对压裂技术的新认识,多裂缝的存在对压裂施工及压后产能都会产生较大的负面影响,而处理多裂缝是压裂改造技术的一个难点。从提高压裂成功率及压后效果的角度出发,分别分析了多裂缝的形成原因及几何形态,研究了多裂缝的理论特性,在研究现场施工曲线的基础上归纳了多裂缝敏感性特征,最终从根本避免产生多裂缝和减少多裂缝的负面影响两个方面提出了优化钻井方案、优化射孔井段、采用定向射孔、优化施工排量及增加液体黏度等多种措施。同时笔者提出了处理多裂缝问题的艰巨性,需要进一步研究新工艺、新措施,为进一步认识、研究和处理多裂缝提供了理论依据和技术支持,为复杂储层的压裂改造提供了参考。     

Efficient global optimization for hydraulic fracturing treatment design

This paper presents a methodology for the optimal hydraulic fracture treatment design. The methodology includes the construction of a “fast surrogate” of an objective function whose evaluation involves the execution of a time-consuming computational model, based on neural networks, DACE modeling, and adaptive sampling. Using adaptive sampling, promising areas are searched considering the information provided by the surrogate model and the expected value of the errors.The proposed methodology provides a global optimization method, hence avoiding the potential problem of convergence to a local minimum in the objective function exhibited by the commonly Gauss–Newton methods. Furthermore, it exhibits an affordable computational cost, is amenable to parallel processing, and is expected to outperform other general purpose global optimization methods such as simulated annealing and genetic algorithms.The methodology is evaluated using two case studies corresponding to formations differing in rock and fluid properties, and geometry parameters. From the results, it is concluded that the methodology can be used effectively and efficiently for the optimal design of hydraulic fracture treatments.     

基于精细地质模型的大型压裂裂缝参数优化

以Z23北区特低渗透油藏为例,基于Petrel软件建立的储层精细地质模型分析了控制工区压裂效果的关键地质因素。根据控制压裂效果的地质因素（油层厚度、渗透率）,将改造目的层一砂组、二砂组和三砂组各分为4类储层。以储层精细地质模型为基础,采用数值模拟方法和经济净现值法优选了8类储层的大型压裂裂缝参数。裂缝参数优选结果表明：对于非均质性强的储层,与储层相匹配的裂缝参数差异较大;要获得理想产能,低渗透储层需要造长缝,而渗透率相对较高的储层需要高导流能力裂缝。现场应用实践表明：按照此方法优选的裂缝参数压裂效果好,储层改造针对性强,可以推广。     

多条水力裂缝偏转延伸规律的影响因素

非常规油气田开发时,通常采用水平井分簇射孔分段压裂的方式,一次可以压开多条裂缝。施工过程中,新形成的裂缝延伸可能会逐渐靠近前一级所形成的裂缝,造成压裂液流道偏移,使裂缝难以有效分布开来而影响最终压裂效果。一条裂缝的存在或者延伸,对后续裂缝或者其他正在延伸的裂缝产生一定的吸引或排斥作用。文中通过有限元模拟裂缝的形成,对应力场进行了分析计算,得到了裂缝的间距和尺寸对裂缝间相互作用的影响规律。计算结果表明:当2条裂缝同步延伸时,裂缝相距越近、裂缝吸引会越强烈,反之亦然;当2条裂缝不同步延伸时,近距离时两裂缝均会偏向短裂缝那一边;新起裂的裂缝在前一级水力裂缝影响下,当二者距离较近时,前一级水力裂缝会对新裂缝产生吸引作用,当间距较远时,前一级裂缝对新裂缝产生排斥作用。通过对上述模型的计算结果分析,可以为分段压裂的多裂缝分布设计和射孔簇间距的优化设计提供指导。     

低渗致密油藏水平井缝网压裂裂缝参数优化

水平井缝网压裂在提高低渗致密油藏水平井产能、延长稳产时间方面发挥了重要作用。目前,针对低渗致密油藏缝网压裂裂缝参数优化的研究还很少,且普遍没有考虑储层的低渗特点。为此,文中考虑了启动压力梯度和井筒摩阻的影响,采用Eclipse数值模拟工具,建立了缝网压裂的模型;并运用正交试验设计优化思路,以黄陵长6浅层低渗透致密储层为基础,开展了水平井缝网压裂裂缝参数优化研究;分析了缝网特征对缝网压裂改造效果的影响,为缝网压裂裂缝参数优化提供了一套完整思路。黄陵地区现场应用了11口井,均取得了良好效果,为低渗致密油藏水平井缝网压裂设计提供了有效指导。     

裂缝高度延伸机理及控缝高酸压技术研究

在已建立的裂缝高度延伸机理模型的基础上，从地层应力、岩石物性和施工参数等方面分析了酸压裂缝高度延伸的影响因素，并对裂缝高度延伸控制给出了诊断方法。结合酸压工艺特点。从降低地层破裂压力、人工隔层控缝高、降滤失控缝高以及从酸压液体系、完井方案的优化、施工压力监控等各个方面讨论了控缝高酸压技术。     

水平井交替压裂裂缝间距优化及影响因素分析

为使水平井交替压裂在非常规油气储集层中形成大规模高效复杂体积缝网,需对交替压裂裂缝间距进行优化分析。 从相邻 2 条压裂裂缝诱导应力叠加效应对初始水平主应力差的影响出发,建立了裂缝高度不同且缝内净压力也不同的物理模型,提出了交替压裂第一次压裂裂缝和第二次压裂裂缝临界裂缝间距及中间裂缝最佳起裂位置的确定方法。 分析发现：前两次压裂裂缝临界裂缝间距随储集层岩石泊松比增大而减小,随裂缝高度和缝内净压力增大而增大;中间裂缝最佳起裂位置距第一次压裂裂缝的距离随储集层岩石泊松比增大而减小,随裂缝高度增大而增大,而缝内净压力对中间裂缝最佳起裂位置的影响较小。 通过实例,将改进后的方法与已有方法进行对比分析后发现,改进后的临界裂缝间距和中间裂缝最佳起裂位置较已有方法能更准确地计算出诱导应力场,对非常规油气储集层交替压裂形成高效复杂体积缝网具有指导意义。     

水力裂缝起裂延伸和闭合的机理分析

水力压裂技术是改造低渗透信集层,使其达到工业性开采的最经济有效的增产措施之一。在实际施工时发现,实施施工压力比预计的大很多,这就严重影响压裂施工成功。９０年代以手,人们研究发现,近井筒地带的水力裂缝起裂和扩展以及裂缝端部的多缝效应,才是影响裂模拟中计算压力偏小的主要因素。     

水力压裂微地震监测的震源机制反演方法应用研究

微地震监测是了解井下水力压裂效果的重要手段,震源机制的矩张量反演是了解压裂过程中裂缝破裂情况的主要工具。采用广义反透射系数方法正演理论地震记录,用矩张量描述震源属性,求解观测记录和矩张量的线性方程组,反演出震源机制解,并得到水力压裂所产生裂缝的方位和倾角等参数,为压裂裂缝的解释和压裂效果评价提供依据。理论模型和实际微地震资料的正、反演结果证明了方法的有效性。     

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。