致密气水平井分段多簇压裂关键参数优选

针对致密气藏压裂效果差的问题,综合考虑排量、射孔摩阻、压裂后生产数据等参数,运用弹性力学方法,建立诱导应力计算模型。结合实际井数据,优选了簇间距、射孔数目、射孔位置等参数,结果表明：簇间距的选取受施工净压力与地应力差限制;单段总射孔数目受排量、地应力差影响,单簇射孔数目与簇数需根据实际条件调节;最佳射孔位置为含气量高、天然裂缝发育、地应力差较低的区域。该文对致密气藏现场选取合理射孔参数,提高压裂效果具有重要指导作用。     

均匀载荷作用下高密射孔参数对套管应力分布的影响

套管射孔后应力重新分布,出现应力集中的现象,对管体的破坏是一个不可忽视的影响因素。文章对结构为N80钢级的高密射孔管进行研究,采用有限单元法建立了三维有限元力学模型,根据弹塑性力学理论,借助有限元软件,对不同孔径、孔密及相位角的射孔套管在一定外压情况下沿不同路径的应力系数进行了有限元分析,给出了不同参数下沿不同路径的应力分布情况。其结果为高密射孔管的设计提供了依据,也为其优化方案提供了经济有效的方法。     

射孔测试改造联作套管强度热结构耦合分析

高温高压深井试油多采用射孔测试改造联作的方式,施工时井底温度会降低很多,从而引起热应力。以SL16井为例,考虑了非均匀地应力与储层改造降温的耦合作用,进行了射孔测试改造联作套管强度热结构耦合场分析,建立了射孔套管-水泥环-地层三维空间有限元分析模型,采用ANSYS有限元软件的间接法分析了射孔套管在温度场和非均匀地应力共同作用下的应力。结果认为,射孔套管内最大等效应力随套管内壁温度与地层初始温度差值的增大而增大;射孔套管内最大等效应力总是在最小地应力方向取得最大值。     

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。     

射孔参数对射孔-砾石充填井表皮系数的影响分析

射孔过程对油、气井的产能影响有利有害，它既能为油气流提供通道，又可对产层造成相当的伤害。如果工艺和射孔参数选择得当，就可以使射孔对产层的伤害最小，否则将适得其反。文章在通过建立射孔-砾石充填井表皮系数计算模型的基础上，分析了射孔-砾石充填井的孔深、孔径、孔密等射孔参数对表皮系数的影响及其程度。应用此模型计算官10井的表皮系数高达13.89，对该井优化了射孔方案，经过实施深部酸化增产作业后，成功地使官10井的产量由原来的709 m3/d增加到平均6.0×10⁴m³/d。相对于压力恢复试井解释表皮系数，文中提出的射孔-砾石充填井的表皮系数计算方法具有速度快，精度较好的特点，能有效地模拟出孔深、孔径、孔密等射孔参数对其的影响。     

东海低渗区压裂诱导应力分析及施工参数优化

考虑地层弹性模量、泊松比、地应力等参数,基于位移不连续理论、弹性理论,建立了诱导应力场数学模型,以东海低渗21-X井为例,开展了Abaqus数值模拟,分析了射孔角度、射孔排量、簇间距对裂缝转向扩展和诱导应力的影响,结果表明：随着簇间距的增大诱导应力增大,增大幅度呈平缓趋势,推荐簇间距为30～60 m;随着射孔排量增大,诱导应力差异系数范围逐渐增大,推荐射孔排量为5～6 m³/min;当射孔角度为0°时,裂缝长度最长,随着射孔角度增大,裂缝逐渐形成双翼型转向裂缝,且转向特征逐渐明显,推荐射孔角度为0°～30°;当水力裂缝偏转角<90°或天然裂缝偏转角≤45°时,水力裂缝尖端诱导应力差较小,甚至为负,从而阻碍裂缝转向作用力较小,有利于形成复杂缝网,达到增产上储的目的。     

高压水射流射孔井眼应力数值模拟研究

水力射孔技术是一种新型完井方式,利用深穿透水力射孔技术辅助定向压裂,可实现油层改造和油井增产。考虑套管水泥环的影响,采用有限元理论结合ANSYS软件计算了高压水射流水力射孔井眼周围的应力,重点分析了水力射孔参数对井周应力的影响规律,初步研究了直井水力压裂时水力射孔对裂缝起裂的影响。计算结果表明,沿最大水平地应力方向布孔时,孔眼根部的周向拉应力最大,裂缝将会在孔眼根部起裂;选择合理水力射孔参数可有效降低地层破裂压力。研究结果可为高压水射流水力射孔辅助定向压裂提供参数优选的依据。     

射孔水平井分段压裂起裂压力理论研究

综合考虑井筒内压、原始地应力分布、先压水力裂缝的诱导应力等因素,根据叠加原理及弹性力学理论,建立了射孔水平井分段压裂起裂压力计算模型,分析了初始及后续裂缝的起裂规律。研究结果表明,初始裂缝产生的诱导应力分布受裂缝间距影响。当初始裂缝缝长一定时,沿井筒方向诱导应力逐步降低,直至地应力场趋于原始地应力场;射孔水平井裂缝起裂受射孔方位角的影响,最佳射孔方位由井筒周围地应力分布决定;先压裂缝产生的诱导应力场会导致后续裂缝的起裂压力增大,这种影响会随着裂缝半缝长的增大而增强;半缝长一定时,起裂压力的增加幅度随着裂缝间距的增加递减。      

水力射孔对套管强度的影响研究

水力射孔技术是一种新型的完井方式，深穿透水力射孔技术辅助定向水力压裂可以实现油气层改造和油气井增产。但是，水力射孔套管会在孔眼处造成应力集中，使得局部应力过大而削弱了套管和水泥环的强度，可能会影响套管的使用寿命。因此，文章利用有限元软件建立了射孔套管的三维有限元模型，分析了水力射孔后套管管体的应力分布，重点研究了水力射孔参数-孔密、孔径、孔深、射孔方位角等对套管强度的影响规律。分析结果表明，沿着最大水平地应力方向深穿透水力射孔，选择合适的孔密、孔径可将射孔对套管的损害降至最小。研究结果为提高水力射孔完井设计水平提供了一定的参数依据。     

考虑射孔方位的出砂预测模型

以往的射孔完井出砂预测模型都不能计算和分析不同方位角下的出砂临界压差。针对这一问题,采用岩石力学理论和分析方法,根据应力坐标转换理论和线一弹性力学基本理论,并将直井中的射孔孔道换位看作是特殊情况下的水平井（井眼半径极小）,在分析射孔孔道受力的基础上,将Drucker—Prager强度准则作为出砂判断准则,建立了一种考虑射孔方位角、新的射孔完井出砂预测模型。实例计算和分析表明,在射孔完井的直井中,射孔孔道壁上各点的出砂临界压差各不相同,差异较大。出砂总是首先发生在孔道壁的最薄弱处,此处对应的出砂临界压差最小;方位角有规律地影响射孔孔道的出砂临界压差,而2个水平主应力的不均等是造成方位角影响射孔孔道出砂临界压差的最根本原因;水平地应力非均匀系数越大,射孔孔道出砂临界压差随方位角变化的趋势越明显。因此,应根据水平地应力非均匀系数的大小和它对射孔孔道出砂临界压差的影响程度,决定是否使用定向射孔技术。     

射孔孔眼表皮系数的计算与分析

阐述了射孔弹穿孔过程以及射孔损害对油气井产能的影响.介绍了一种射孔孔眼表皮系数的计算方法,分析了孔眼长度、孔眼密度、孔眼直径和相位等孔眼参数对表皮系数的影响以及与油气井产能的关系.指出穿深、孔密、相位对表皮系数和油气井产能影响较大,而孔径的影响则很小.为正确地选择合理的射孔方案,最大程度地提高油气井的产能提供了理论依据.     

螺旋布孔射孔对套管强度的影响

射孔是造成套管损坏的重要原因之一,建立了射孔套管的有限元力学模型,采用弹塑性有限元法,分别对螺旋布孔射孔套管采用不同的射孔孔径、射孔密度和射孔相位给套管强度造成的影响进行了模拟和分析.分析了不同孔径、孔密及相位角的射孔套管在外挤压力作用下的孔眼应力集中系数的变化规律.结果表明,射孔后套管的极限承载能力均有不同程度的下降,下降幅度与射孔密度有关,射孔后套管内的应力随射孔孔径、射孔密度和射孔相位的增加而增大,并使套管的抗拉、抗压强度降低.因此,在套管柱设计时应该考虑射孔的影响.最后,通过对几种布孔方案进行对比分析,找出了射孔套管的优选布孔方案.为射孔完井优选设计提供了合理的模型,为射孔段套管柱的合理设计提供了承载能力计算的可靠依据.     

射孔完井渗流场的有限元分析

为优选元坝地区海相碳酸盐岩气藏射孔完井参数,在充分考虑真实天然气的偏差因子、密度及黏度随压力变化的基础上,建立了渗流数学模型,并利用COMSOL Multiphysics软件进行求解计算,得到射孔完井方式下近井壁的渗流场分布.文中从X平面提取若干条割线,进一步分析各割线处压力的分布特点;然后改变射孔完井的各个参数,建立有限元模型,计算出不同参数下射孔完井的产能比.计算结果表明,射孔完井渗流场中,从供给边界到井底压力为明显的“压降漏斗”趋势,与常规解析解趋势一致.在影响射孔完井产能的参数中,主要是孔深、孔密、孔径和相位角,其中孔深对产能的影响最大,其次是相位角.     

增效射孔中装弹的优化设计

介绍了增效射孔作业技术的基本原理和简化计算 ,论证了在增效射孔中大孔径射孔弹及高孔密射孔枪的重要性 ;描述了大孔径射孔弹和高孔密射孔枪系统的设计 ;给出了增效射孔作业技术的试验结果。     

不同地应力条件下定向井地层坍塌压力变化规律分析

掌握不同地应力条件下地层坍塌压力随井斜角和方位角变化的规律,对于定向井井壁稳定和安全钻井至关重要。采用数值模拟手段对三向地应力的4种大小顺序关系情况下地层坍塌压力当量泥浆密度与井斜角和方位角之间的相互关系进行了系统分析,弄清了定向井中地层坍塌压力的变化规律。其研究成果可为定向井钻井安全泥浆密度的确定提供一定的参考依据。     

优化孔深和孔密的射孔调剖技术

射孔调剖的思想是根据油层的渗流阻力分布优化射孔流动阻力,从而实现在油藏流动阻力非均质的情况下使各层总的流动阻力相差幅度缩小,达到调剖目的。根据射孔调剖理论和全井多层射孔的数值模型,确定了分层射孔优化设计方法。同时开发研制了射孔调剖优化设计软件,由此计算出使油井产能最大的分层孔密、孔深、孔径等射孔方式,并对各个参数进行敏感性分析。     

深穿透射孔技术的推广应用

从深穿透射孔器材、射孔参数、射孔负压值及射孔作业方式的优化选择出发，结合临盘地区四个油田６９口井用１０２型、１２７型深穿透射孔器的射也效果，较为详细地介绍了深穿透射孔技术在胜利油田临盘地区的应用，对采用不同深穿透射孔资源的１１口井与采用８９型射孔器所射的９口井，低穿透射孔器所射的６口井的射后效果进行了比较。给出了深穿射孔在该地区应用的效益、结论。     

水平井射孔参数分段组合优化模型

沿水平井简从趾端至跟端存在压力降，且水平井射孔完井沿整个水平井简射孔参数一般相同，导致水平井跟端过早见水，因此研究水平井射孔参数分段组合优化控制沿水平井筒入流速度剖面对水平井稳油控水尤为重要。基于水平井筒入流速度剖面控制原理，综合考虑水平井筒管流、井壁入流、地层渗流等因素的相互影响，建立了水平井射孔参数分段组合优化模型。对比分析不同射孔参数组合条件下分段优化调控入流剖面的效果，结果表明，射孔密度是调控水平井入流速度剖面最重要的参数，射孔枪弹类型、射孔相位角、射孔方位角是调控水平井入流速度剖面的次要参数，且优化参数越多，水平井入流速度剖面优化效果越好。图6表3参20     

油管传送射孔技术特点及应用前景

油管传送射孔同其它射孔方式相比,不仅能确保高压油气井的射孔施工安全,较好地解决大斜度井及水平井射孔施工的问题,而且能在全井段实现合理负压差条件下射孔作业,有利于油、气层的保护。中原油田文７２区块９口井射孔效果对比说明,用常规方法射孔日增油仅３．１ｔ,而油管传送射孔日增油平均达２０．６５ｔ,效果显著。将油管传送射孔技术与气体压裂等其它相关技术结合,将进一步拓宽油管传送射孔的应用范围