多次加砂压裂裂缝延伸模型研究与应用

在考虑多次加砂压裂时,加砂过程中砂堤高度变化对缝中流体流动及后续支撑剂沉降产生影响的基础上,建立了适用于多次加砂压裂的拟三维裂缝延伸模型,用数值模拟的方法对裂缝扩展进行预测。模型包括压裂液在缝中流动的连续性方程、压降方程、裂缝宽度方程及高度方程。其中压降方程是在平板流理论、力学平衡原理的基础上建立起来的,与常规压降方程不同的是方程考虑了砂堤高度变化对流体流动的影响。计算结果表明,多次压裂和常规压裂相比增产效果理想。现场试验表明多次压裂对储层改造效果好,对提高油气产量具有重要的意义。     

裂缝周边脱砂带对裂缝扩展的控制作用

在脱砂压裂过程中,裂缝周边一旦形成砂桥,裂缝会在周边法向（缝长和缝高方向）停止增长,而缝宽则以较快的速度增长并形成相对意义上的“短宽裂缝”。从岩石造缝机理、流体力学和渗流力学的角度探讨了裂缝周边脱砂带对缝长和缝高的控制作用,并对“脱砂质量”问题作了简要分析。     

裂缝三维延伸数值模拟与端部脱砂压裂技术

介绍了水力夺裂裂缝三维延伸数值模拟模型方面的发展动态，包括拟三维模型和全三维模型，并阐述了部脱砂夺裂这种新兴压裂工艺技术的机理，设计方法，适用范围和施工注意事项。指出了目前端部脱砂压裂设计的不足，建议将裂缝三维延伸模拟技术，端部脱砂压裂技术和控缝高压裂技术结合起来进行综合研究。     

裂缝三维延伸数值模拟与端部脱砂压裂技术

介绍了水力压裂裂缝三维延伸数值模拟模型方面的发展动态，包括拟三维模型（P3DHF）和全三维模型（3DHF），并阐述了部脱砂（TSO）压裂这种新兴压裂工艺技术的机理、设计方法、适用范围和施工注意事项。指出了目前端部脱砂压裂设计的不足，建议将裂缝三线延伸模拟技术、端部脱砂压裂技术和控缝高压裂技术结合起来进行综合研究。     

周边脱砂压裂支撑剂的优选

周边脱砂压裂是有别于常规加砂压裂的一种特殊压裂工艺方法，它可以在一定程度上改变裂缝的正常尺寸，达到造“短宽裂缝”的特殊目的，以满足某些中高渗透油藏压裂改造的特殊需要。调研了周边脱砂压裂技术的发展现状，分析了周边脱砂压裂机理和稳定性原理，建立了砂桥的稳定性模型和渗透率模型，为支撑剂的优选建立了理论基础。根据得出的理论设计了支撑剂粒径对砂桥渗透率影响实验和支撑剂强度与导流能力实验，得出了周边脱砂压裂支撑剂优选原则。     

周边脱砂压裂特点及影响因素探讨

为了更有效率地实现周边脱砂压裂,分析了周边脱砂压裂裂缝的扩展特点;总结了滤失系数、地应力梯度、盖底层与产层压力差等地层参数对裂缝扩展趋势的影响;探讨了粘度、排量、脱砂时刻选定等作业参数对压裂的影响;最后提出周边脱砂压裂的优化设计方向.     

周边脱砂压裂支撑剂的优选

周边脱砂压裂是有别于常规加砂压裂的一种特殊压裂工艺方法,它可以在一定程度上改变裂缝的正常尺寸.达到造"短宽裂缝"的特殊目的,以满足某些中高渗透油藏压裂改造的特殊需要。调研了周边脱砂压裂技术的发展现状,分析了周边脱砂压裂机理和稳定性原理,建立了砂桥的稳定性模型和渗透率模型,为支撑剂的优选建立了理论基础。根据得出的理论设计了支撑剂粒径对砂桥渗透率影响实验和支撑剂强度与导流能力实验,得出了周边脱砂压裂支撑剂优选原则。     

考虑尖端塑性的垂直裂缝延伸计算

基于断裂力学、弹塑性力学,对水力压裂裂缝延伸过程中的尖端塑性区进行了研究,给出了裂缝尖端塑性区的定量表达式,推导了缝尖塑性区影响下的缝高扩展方程,建立了考虑缝尖塑性屈服的裂缝三维延伸数学模型,模拟分析了缝尖塑性屈服对水力裂缝扩展的影响.研究表明,在缝尖塑性屈服影响下,缝长延伸略有增加,缝高延伸得到比较明显的遏制;缝尖塑性屈服导致裂缝扩展所需作业压力增加,作业压力增加的同时会导致缝宽方向扩展的增加,越靠近裂缝端部,缝尖塑性屈服对作业压力及缝宽扩展的影响越明显.     

致密油体积压裂缝网扩展模型建立与应用

通过体积压裂获得复杂裂缝网络系统是实现致密油有效开发的关键技术之一。传统水力裂缝几何尺寸计算模型只适用于计算单一裂缝形态,无法有效模拟复杂缝网的扩展规律及获得最终几何形态参数。在传统拟三维裂缝扩展模型的基础上,通过对不规则复杂裂缝网络进行有序化表征,建立了由主裂缝拟三维扩展模型、次生缝几何形态计算模型和压裂液滤失模型组成的缝网扩展数学模型,并开发了相应的计算程序。针对长庆油田某水平井,利用缝网扩展模型计算其缝网几何形态参数,并与微地震监测结果进行对比。结果表明：缝网扩展模型能够有效预测缝网几何形态参数,模型计算结果与微地震监测结果具有良好的一致性,对体积压裂产能计算、经济评价及压裂优化设计具有重要的现实意义。     

玛湖凹陷风城组页岩油藏水平井压裂裂缝扩展模拟

水力压裂是玛湖凹陷二叠系风城组页岩油藏有效的开发手段,但压裂裂缝扩展特征不明确。针对该区水平井压裂起裂难和加砂难的问题,亟需开展水力压裂模拟,明确天然裂缝、岩石力学性质和施工参数对压裂效果的影响。依据玛页1H井实际泵压、压裂液排量、加砂量等压裂施工参数,采用Abaqus软件和Petrel软件建立二维压裂裂缝扩展模型和三维水力压裂模型,开展压裂裂缝扩展数值模拟。结果表明,压裂改造效果与天然裂缝关系密切,天然裂缝发育处岩石抗拉强度越小,压裂裂缝越易被天然裂缝捕获;当压裂段内杨氏模量较大时,形成的压裂裂缝缝宽小,且多沿着天然裂缝走向扩展滑移,加砂难度大;当压裂段内杨氏模量较小时,形成的压裂裂缝缝宽较大,可直接穿过天然裂缝,加砂相对容易。     

新井定向射孔转向压裂裂缝起裂与延伸机理研究

为了提高特低渗油藏新井的压裂效果,提出了采用定向射孔技术进行转向压裂从而形成双S型水力裂缝的新方法。基于有限元三维应力分析,研究了定向射孔下水力裂缝的起裂机理。考虑任意裂缝形态、地应力和缝内液体压力分布的影响,建立了任意形状裂缝应力强度因子的确定模型;同时考虑Ⅰ型和Ⅱ型断裂,建立了复合裂缝延伸准则。提出了定向射孔水力压裂裂缝的延伸轨迹计算模型和步骤,编制了裂缝延伸的模拟软件。采用地面微震进行了3口井的现场验证,地面微震检测结果与计算结果吻合。利用定向射孔压裂技术在单个层内可以形成双S型水力裂缝,可作为提高特低渗透油田产量的一种方式。     

天然裂缝性储层压裂液滤失的数值模拟研究

针对目前压裂液滤失计算模型均假设压裂液活塞式地驱替油藏流体作一维流动的局限性,考虑压裂液在裂缝性储层中沿人工裂缝长度方向和宽度方向作二维流动,利用双重介质的相渗理论,建立了二维二相双重介质滤失数学模型,给出了数值求解方法,以模拟实验条件下难以测试的滤失过程,对于了解裂缝性储层的滤失性能具有重要的意义.实例计算表明,处理后的数值模型易于求解,可用于双重介质压裂液的滤失计算;压裂液滤失带中存在明显的两相流动区域,在压裂液滤失数值模拟时应考虑压裂液和油藏流体的两相流动;传统的一维模拟方法由于没有考虑压裂液沿裂缝侧向的流动,计算的滤失速度偏小.     

水力裂缝模型及计算机自动识别技术

常规压裂井试井分析中所用数据主要是停泵后的压降数据,而岩石发生破裂到停泵前这段压裂施工压力数据则没有得到有效利用,在压裂施工中也不能对裂缝的延伸状况进行动态监测。为此提出了水力裂缝模型的计算机自动识别技术,该技术可对岩石发生破裂到停泵前这段压裂施工压力数据进行准确分析。编制的压裂施工压力分析软件,可自动确定裂缝模型,并可求出裂缝长度、宽度等动态参数。这样在压裂施工中就可知道裂缝随施工时间发育、发展和闭合的情况,对正确指导压裂施工作业及获得优质裂缝具有十分重要的意义。     

裂缝性油气藏压裂压降分析研究与应用

传统的压降分析解释技术适用于低渗透均质油气藏的压降分析，而对于裂缝性油气藏就不能很好地解释压裂后裂缝的参数。为了克服传统压降分析解释技术中的不足，文章在前人研究的基础上，综合考虑了储层中流体的可压缩性和天然裂缝的影响，以及压后立即放喷的情况，建立了裂缝性油气藏的压裂压力递减分析模型，从而形成了裂缝性油气藏的压降分析理论和解释技术，并研制了相应的解释软件。该软件可较好地用于裂缝性油气藏的压裂压力降落分析，解释并获得一些重要的裂缝及储层参数（如裂缝滤失系数、初滤失系数、闭合压力、闭合时间、裂缝长度、裂缝宽度以及压裂液效率等）。通过实例计算，说明了本解释模型、方法及软件具有一定的可靠性和实用性，这对裂缝性油气藏压裂裂缝参数的解释，以及运用获得的参数进行压裂施工效果评价和压裂设计具有一定的指导意义。     

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。     

ѹ�Ѻ�ѹ���������Ϸ������ͼ���

随着水力压裂技术的发展，压后评估技术越来越受到广泛重视。压裂停泵后井口压力或井底压力的递减规律反映了裂缝本身及其周围地层的情况，因此可以应用压后压力测试资料分析解释有关参数。针对压裂后压力递减资料分析技术，提出了一种新的数学拟合方法，并研制了一套Ｗｉｎｄｏｗｓ环境下的解释软件，应用该软件可以获得压裂后裂缝长度（或半径）、裂缝宽度、压裂液滤失系数、压裂液效率、裂缝闭合时间、压力递减比等有关评价参数。实例计算表明，本方法比传统的曲线拟合方法更为简便可靠。     

ѹ�Ѻ�ѹ����������άģ�ͺ���ѧ��Ϸ���

由于现场缺乏直接测量地层和水力压裂参数的必要手段,因此导致了认识和了解地层,分析和评估压裂施工质量的困难,虽然地层和水力压裂参数不能直接测量,但油气井压裂停泵后的压力变化反映了裂缝本身及其周围地层的情况,因此可以利用压裂后压力测试资料来分析并求出有关参数,为逼近地下裂缝的实际情况,提高解释结果的准确性,提出了一个新的压裂后压降分析拟三维模型,并采用数学拟合方法计算拟合压力,据此可获得压裂后的压裂液滤失系数,裂缝长度,裂缝宽度,压裂液效率,裂缝闭合时间等有关评价参数,最后,通过计算实例说明了拟三维模型和数学拟合方法的适用性和可靠性。     

酸压井压后压力递减分析模型

油气酸压井压后的压力递减分析和评估技术,发展相对比较缓慢。酸压井施工停泵后,裂缝壁面的酸岩反应还在继续进行,酸岩反应产生的CO2对酸液和残酸的压缩性,以及停泵后的压力动态都会有很明显的影响;裂缝壁面的酸液滤失机理与压裂液的滤失机理有很大的不同。提出了一种酸压井施工压力递减分析的方法,在考虑流体压缩性和地层温度的影响下,推导了停泵后流体的连续性方程,建立了利用酸压压力递减资料计算裂缝参数的数学模型,给出了压降数据拟合求解数学模型的方法,编制了酸压井停泵后压力递减分析解释软件。实例分析表明,酸压井的压降解释中必须考虑温度和流体压缩性的影响;采用计算机自动拟合压降曲线的方法可有效提高解释工作质量。由于该方法模拟了停泵后缝内的物理、化学变化过程,解释的酸压井的滤失系数和裂缝几何参数更接近地层真实情况,可以为酸压施工评价和优化酸压设计提供直接可靠的技术手段。     

考虑温度影响的压后压力降落分析

给出了一种模拟温度和压力动态的数学模型和它们之间的相互干扰以及小型压裂测试中压裂液压缩性的影响。模拟结果表明,小型压裂测试阶段的裂缝温度有显著的变化,比起不可压缩压裂液,可压缩流体的压力更高,下降速度更慢。如果流体是可压缩的,则通过Nolte压力降落分析方法计算的滤失系数偏小。此外研究还表明,采用关井阶段后期压力数据计算的滤失系数误差较小。     

强制闭合条件下拟三维压降分析新模型

文章针对大量的气井压裂后立即放喷的事实，以物质平衡理论和相关分析模型为基础，建立了强制闭合条件下拟三维压降分析模型。该模型引入了滤失高度，综合考虑了产层与上下隔层之间的应力差异，能更好地模拟地层实际情况，从而获得较为准确的参数解释；首次使用压力导数进行曲线拟合，由于放大了压力变化的幅度，闭合前后呈现出明显不同线性关系，进而利用这两种线性关系的交叉计算闭合压力、滤失系数，从而进行压降分析解释更具有简便、直接、准确的特征；考虑了压裂后立即放喷对裂缝参数解释的影响，具有现场实用性，同时也适用于裂缝自然闭合情况；采用Visual Basic6.0编制了相应的解释程序，最后根据现场实例验证了该模型的正确性以及所编制程序的合理性。