SN油田重复压裂技术界限研究

重复压裂是提高低渗透油田采出程度非常有效的技术措施.基于SN油田裂缝诱导应力场和生产诱导应力场模拟计算,结合最小主应力原理确定重复压裂裂缝延伸方位与原裂缝方位偏转一定角度.根据正交设计分析,应用压裂生产动态模拟器分析地层压力、当前含水状况、储层渗透率、储层孔隙度、压裂规模和导流能力对重复压裂效果的影响;以NPV作为评价重复压裂效果的准则,进而确定SN油田重复压裂最佳时机:有效厚度大于5 m、压力系数大于0.5,有效渗透率大于1.0×10-3 μm2、含水饱和度不大于60%.考虑到井网配合条件,重复压裂裂缝长度应控制在90～120 m、砂比＞30%.应用效果良好.     

砂岩储层流固耦合下复压井围岩应力场研究

根据势的叠加原则,确定了重复压裂井周围注/采孔隙压力分布,建立垂直裂缝井孔隙压力变化的耦合数学模型;引入初次人工裂缝内流体压缩系数,建立了初次人工裂缝诱导应力场模型;根据线性叠加原理,计算了重复压裂前总的应力场,为重复压裂应力场重定向提供理论依据.     

重复压裂前储层几种应力场计算模型研究

考虑初次裂缝和注采生产诱导应力对重复压裂应力场重定向的影响,根据势的叠加原则,建立重复压裂井周围孔隙压力诱导模型;引入流体影响因子系数,建立初次人工裂缝诱导应力场模型．对重复压裂前诱导应力应力的计算提供了可靠的理论计算依据．     

重复压裂技术在江汉低渗透油田的应用

初次支撑裂缝和天然裂缝的应力场分布,以及生产活动引起的孔隙压力变化,导致了井眼附近应力的变化,决定了重复压裂裂缝是否能重新定向。重复压裂选井选层至关重要,其中剩余可采储量和地层能量是重复压裂取得增油效果的前提。适合于江汉低渗透油田重复压裂主要工艺措施有:加大施工规模、提高施工砂比,选用比初次压裂强度高、导流能力好的支撑剂等。     

注入流体诱导应力场模拟计算

对油气井压裂改造时,向井眼内注入大量流体,井筒周围应力场重新分布,主要通过积分形式求解,过程繁杂,且对应力场的影响因素分析较少.利用拉氏变换,以流固耦合控制方程和应力平衡方程等为基础,结合注入流体诱导应力场的积分形式解,在定压条件下推导内、外边界拉氏变换解;利用Stephfest拉氏数值反演方法对变换解进行数值求解.数值模拟结果表明,切向应力场在最小水平主应力方向上变化较大,距离井壁越近,注入流体诱导的切向应力场值越大,随着距离增加,其值变小;在一定条件下(如地应力差较小),切向应力场发生反转,使得压裂裂缝转向.切向应力场与注入时间、流体黏度和地层渗透率等因素有关:延长注入时间、增加注入体积、较低的液体黏度和较高地层渗透率有利于使切向应力场增加,诱导切向应力场发生反转,有利于人工裂缝转向.     

砂岩储层重复压裂前井眼围岩地应力模型研究

根据势的叠加原则,确定了重复压裂井周围注,采孔隙压力模型;考虑注／采生产初次人工裂缝内充满弱可压缩流体,引入流体弹性系数,建立含弱可压缩流体的初次裂缝诱导应力场模型;根据线性叠加原理,建立重复压裂前井眼围岩的总应力计算模型,并计算实际1口生产井的应力分布．     

低渗透油藏重复压裂裂缝转向数值模拟研究

为研究重复压裂裂缝转向的扩展机理,利用有限元软件COMSOL对储层原始水平地应力差、初始人工裂缝缝长进行研究分析。研究结果表明:初始储层水平地应力差越大,重复压裂新裂缝的转向距离及半径越小;初始人工裂缝缝长越大,产生的诱导应力对井筒周围应力场分布影响越强,重复压裂裂缝的转向半径越大。     

垂直裂缝井重复压裂前原地应力场变化研究

重复压裂裂缝起裂和延伸机理是重复压裂研究的重点和难点,初次人工裂缝和生产诱导是应力变化的两个主要原因。研究引起垂直裂缝井重复压裂前原地应力场变化的主要因素,认为重复压裂应优先选择有潜力的未动用小层进行补孔压裂,设计时应充分考虑裂缝的长度及导流能力,以获得更大的泄油面积,使老井获得更好的增产效果。     

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.     

低渗透油气藏清水压裂机理研究

清水压裂机理与常规水力压裂机理有较大的区别,清水压裂发生剪切破裂并产生剪切滑移,裂缝闭合后形成剪切裂缝。分析了井筒周围应力场、地层渗流压力以及裂缝面剪切应力,建立了裂缝应力强度因子模型,运用剪切破裂准则,推导出了清水压裂临界破裂压力模型和剪切位移模型。清水压裂适应性研究表明,运用清水压裂技术改造低渗透油气藏,增产效果显著。     

提高退火炉用圆盘构件热疲劳寿命的研究

用有限元方法，对硅钢片卷材退火炉的圆盘构件进行了高温复杂交变热应力的分析，并对圆盘构件的裂纹扩展过程进行了计算机仿真，得到了温度-应力曲线和一组结构最优的圆盘构件的几何形状，从而提高了炉底板的使用寿命．     

应用无网格伽辽金法模拟疲劳裂纹扩展问题

无网格伽辽金法(EFGM)是近年来兴起的无网格法的一种,与传统的有限元等数值计算方法相比,它只需要节点信息和计算域的几何边界.由于不需要网格重构,裂纹扩展只需要通过自由裂纹面的延伸来模拟,这大大简化了裂纹模拟的过程.本文综述了EFGM在疲劳裂纹扩展中的应用,对扩展基的使用、权函数的选择及裂纹扩展的模拟方法和动态应力强度因子的计算进行了论述     

平面压痕的极限开裂角与临界载荷

当矩形平端刚性压头作用在无摩擦弹性基体的表面时, 在基体表面生成一个平面压痕, 同时在压痕边界处的近表面诱生奇异应力场, 该奇异应力场的奇异性与裂纹尖端I -型应力场的奇异性同价, 使平面压痕的表面产生断裂型开裂。利用能量释放率原理, 分析压痕边界断裂开裂的极限开裂角、极限开裂载荷等相关问题。     

圆柱壳周期阵列压痕应力强度因子

当柱壳平端刚性压头作用在同形的弹性基体表面时,在基体上生成一个平面压痕,同时在压痕边界处的近表面诱生奇异应力场,该奇异应力场的奇异性与裂纹尖端I-型应力场的奇异性同价,使平面压痕的表面产生断裂型开裂。利用当量裂纹法给出圆柱壳周期阵列压痕的应力强度因子。     

带轴向运动裂纹圆柱壳的应力场

本文利用Ｆｏｕｒｉｅｒ积分变换技术，研究了轴向匀速扩展圆柱壳的应力场求解问题，得到了裂纹尖端应力场的小参数解．结果表明，裂纹尖端应力场的强度与裂纹扩展速度有关，而应力场的角分布与裂纹扩展速度无关；且当裂纹扩展速度达到一定值时，运动裂纹出现分枝现象．     

渗透水压下岩体多裂纹相互作用的计算

根据断裂力学理论,建立渗透水压下多裂隙岩体的力学模型,运用叠加原理,推导远场应力和裂隙水压力共同作用下的多裂纹尖端应力强度因子的计算公式,并在此基础上探讨了近置多裂纹间的相互影响。计算结果表明,如果裂纹之间间距较小,裂纹的相互作用对裂纹尖端处的应力场影响较大,根据裂纹的相对几何位置和裂纹倾角变化,进行不同叠加后的应力场可产生2种效应,应力强度影响加强区与应力强度影响减弱区,当相邻裂纹尖端处于加强区时,该裂纹的应力强度因子将会变大,反之则变小。考虑裂纹间的相互作用与裂纹间的相对距离有关,随着裂纹间距的增大,计算所得出的应力强度因子值都趋于一个定值,该值为不考虑相邻裂纹的影响,计算单一裂纹所得到的应力强度因子值,即当裂纹间距〉裂纹长度时,可以忽略邻近裂纹的相互作用对裂纹尖端应力场的影响。同时,裂隙渗透压的存在,显著影响裂纹尖端的应力场,各条裂纹尖端KI随着渗透压的增大而增加（使-KI逐渐减小）,这表明渗透压抵消了一部分裂纹表面正应力。