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．     

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．     

基于地应力场的复压造新缝力学条件

重复压裂裂缝的延伸轨迹主要受地层应力场的控制,对于重复压裂地层当前应力场是决定裂缝起裂和延伸的关键条件.本文建立了原始地应力场、初次裂缝诱导应力场、孔隙压力诱导应力场模型,并运用叠加原理,建立重复压裂应力场,给出了裂缝转向的力学条件,通过对实际井的计算得出裂缝的周围应力场分布和裂缝的延伸轨迹.     

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。     

裸眼完井下的大位移井裂缝起裂研究

随着大位移井数量的增加，大位移井压裂逐渐成为油气藏的一种重要增产技术手段，大位移井水力压裂裂缝起裂与直井，普通定向井有显差别，其起裂模式不仅与井眼轨迹（井斜角，方位角等）有关，而且还与地应力方位密切相关，以往的斜井裂缝起裂模式已经不能满足大位移井压裂设计的需要。考虑作业条件，压裂液渗滤效应和孔隙压力的影响，建立了大位移井井筒周围应力场分布模型，提出了裂缝起裂压力和起到方位预测模型，并分析了不同构造应力范围对大位移井压裂裂缝起裂的影响，计算结果表明，建立的模型完全适用于大位移井压裂设计的需要。     

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。     

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.     

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。     

基于均衡降压理念的煤层气井网井距优化模型

针对煤层气开发压裂及储层各向异性特点,考虑人工裂缝与各向异性对煤层气压力传播的影响,提出用均衡降压使产气量最大化的思路并进行井网井距优化,在充分考虑各向异性煤层与水力压裂直井压力传播特点的基础上,建立了各向异性地层压裂直井最优井距模型,运用CMG软件GEM模型煤层气模块对模型进行验证.结果表明:对于各向异性煤层或压裂直井,选择矩形或菱形井网较正方形井网好;各向异性煤层矩形井网长宽比按照渗透率比的平方根确定为最优;而对于压裂直井,矩形井网按照长度与宽度的平方差等于4倍裂缝半长的平方确定;对于各向异性煤层与压裂井综合情况,井距关系受各向异性渗透率比值与人工裂缝长度共同影响.在此基础上,建立了煤层气井网井距优化流程,为煤层气开发方式的制定提供了理论方法.     

考虑页岩气扩散的多级压裂水平井产能模型

由于存在浓度差,在多级压裂水平井中,页岩气由基质孔隙同时向天然裂缝和人工裂缝扩散.基于三孔块状模型,考虑页岩气解吸、扩散、渗流,建立页岩气多级压裂水平井产能模型;应用拉普拉斯变换,获得拉氏空间产量解,结合stehfest数值反演,绘制页岩气典型试井曲线.结果表明,考虑双扩散页岩气的流动过程分为线性流、拟稳定窜流、由基质向天然裂缝扩散、由基质向人工裂缝扩散和边界控制流5个主要流动阶段;拟稳态扩散条件下,压力导数受孔隙体积倍数变化影响敏感;扩散系数越大,气体扩散越早;兰格缪尔参数越大,气体解吸和供气能力越强;压裂级数越多,窜流系数越大,天然裂缝向人工裂缝窜流越早.通过与实际生产数据拟合,验证模型合理性,研究结果对认识页岩气藏压裂水平井产能递减规律、预测产能及优化压裂参数具有参考意义.     

裂缝诱导损伤力学模型研究

水力压裂后,当微裂缝闭合时初始损伤带的诱导应力导致围岩应力重新分布.为确定初次压裂后应力分布规律,将围岩区域分为破坏区、损伤区和弹性区,建立了基于损伤理论的人工裂缝诱导应力模型,选择吉林油田1口生产井为研究对象,计算结果表明：人工裂缝诱导应力随井筒的距离的增大而逐渐减小,计算结果与实际情况吻合较好.     

Weakening effects of hydraulic fracture in hard roof under the influence of stress arch

For the problem of hydraulic fracture propagation when weakening the hard roof in fully mechanized top-coal caving stope of ultra-thick coal seam, based on the stress arch theory and the fracture mechanics, a two-dimensional model for hydraulic fracture of the roof in the stope was established to investigate the propagation laws of hydraulic fracture. The result shows that, after mining, the principal stress direction of overlaying rock deflects to form the stress arch, whose arrow height and arch thickness increase with the increase of the mining width and the side pressure coefficient. Within the influence range of stress arch, the hydraulic fracture in hard roof deflects towards the stope direction in the course of propagation and forms the ‘‘arch" fracture, which cuts off the roof below the fracture in a laminated way. The deflection angle of hydraulic fracture increases with the increase of the mining width, but decreases with the increase of the side pressure coefficient and the fractured horizon. This research can provide theoretical basis for the application of hydraulic fracturing method in the stope roof weakening.     

页岩暂堵转向压裂水力裂缝扩展物模试验研究

暂堵转向压裂是提高页岩储层重复压裂缝网改造效果的重要手段，然而该压裂工艺对页岩水力裂缝扩展规律的影响机理尚不明确。因此，基于室内真三轴压裂物模试验，研究页岩暂堵转向压裂裂缝起裂与扩展规律，分析地应力及注入速率等因素对水力裂缝延伸行为的影响，并通过油藏改造面积(SRA)定量表征暂堵转向压裂缝网改造效果。结果表明，暂堵剂可有效封堵初始裂缝，憋压促使水力裂缝发生缝内转向或激活原生天然裂缝系统，提高页岩缝网复杂程度；根据最终水力裂缝形态展，可划分为4种基本类型，包括台阶状缝、激活天然弱面的横切缝、简单多裂缝以及复杂多裂缝网络；不同地应力差异条件下暂堵机理及裂缝延伸规律不同，当水平应力差小于12 MPa时，暂堵剂通过封堵近井筒初始张开的原生层理或天然裂缝，诱导产生与天然裂缝斜交的二次裂缝，当应力差高于15 MPa时，近井筒天然弱面难以激活，暂堵剂通过封堵垂直井筒的初始横切裂缝，诱发形成平行多横切裂缝；增大注液排量可以提高多裂缝形成几率及裂缝沟通面积。     

Experimental study on water seepage constitutive law of fracture in rock under 3D stress

The test method and test result of water seepage constitutive law of fracture in rock under 3D stress are introduced. A permeability coefficient formula including the coefficient of fracture connection, normal stiffness, 3D stress, initial width of fracture and Poisson ratio is presented based on the analysis of the test theory and its result.     

考虑注采关系的三维地应力场数值模拟研究

在油气田开发过程中,地应力受注水、火烧油层等因素的影响状态发生改变,对油气生产有较大的影响.以地下流固耦合理论为基础,建立了考虑油水井注采关系的地应力场的数学模型,应用有限元方法考虑孔隙压力变化的三维应力场有限元数值模拟;应用组合网格法解决地层尺寸和井口尺寸的巨大差异造成的计算困难;以油田地质和开发实际数据作为计算输入,通过三维地应力场数值模拟系统计算得出油田注采开发时的流体压力、饱和度、固体变形以及应力场在空间的分布和时间上的动态变化情况;其结果为油田开发采取适当措施,达到最优开采目的提供可靠的依据,同时也为后期开发调整、重复压裂、套管损坏预测等提供理论依据.     

水力压裂技术新进展

概括介绍了端部脱砂压裂、重复压裂、裂缝检测、缝高控制等十种国内外水力压裂新技术,在纵观水力压裂技术发展历程的基础上,对其今后的发展方向提出了自己的看法。     

致密油层压裂过程中裂缝延伸对地应力的影响

水力压裂技术是开发致密油层的主要方式.为了研究人工裂缝延伸过程中对地应力的影响,采用弹性力学理论中的平面应变问题和力学叠加原理,运用有限元分析方法对压裂过程中裂缝延伸对地应力的影响进行模拟研究和分析.结果表明:随着裂缝的不断延伸,其对地应力的影响变大;随着压裂时间的增加,裂缝在达到一定长度后,其增长幅度逐渐减缓;裂缝不断延伸是导致诱导应力不断增大的主要因素,而诱导应力的增加将使天然裂缝开启变得困难.因此,为了减小对后续压裂施工的影响,在不影响储层改造效果的基础上,可人为控制压裂时间以及裂缝长度,从而减小裂缝对地应力的影响.