天然裂缝对煤岩体水力裂缝扩展影响研究

为了研究煤岩体中天然裂缝的存在对水力压裂裂缝延伸及形态的影响,以人工预制裂缝相似材料试件为研究对象,采用室内模拟实验设备,通过注入定排量压裂液,在分析压裂曲线的基础上,研究了天然裂缝对水力裂缝起裂及裂缝形态的影响特征。研究表明,天然裂缝的存在降低了煤岩体的起裂压力,水力裂缝形态呈现3种情况:水力裂缝沿着天然裂缝面延伸;水力裂缝遇到天然裂缝后停止延伸;水力裂缝绕过天然裂缝接着延伸。本研究对煤层气(瓦斯)抽采影响范围的确定及产量预测具有一定的理论指导意义。     

高煤级煤储层水力压裂裂缝扩展模型研究

为了研究煤层气井水力压裂后的裂缝扩展规律,以沁水盆地南部煤层气井为例,基于区内煤储层的物性特征和水力压裂工程实践,根据水力压裂原理,采用数值分析的方法,探讨了研究区的煤层气井水力压裂后的裂缝形态与裂缝展布规律,提出了研究区煤层气井压裂过程中的综合滤失系数计算方法,构建了高煤级煤储层水力压裂的裂缝扩展模型,并进行了验证.研究结果表明:区内煤层气井压裂后形成的裂缝一般扩展到顶底板的泥岩中,且以垂直缝为主,裂缝形态符合KGD模型.区内常规压裂井的裂缝长为47.8～177.0m,平均90.6m.裂缝缝宽为0.013～0.049m,平均0.028m.模型计算结果与实测值、生产实践较为吻合.     

基于XFEM的水力压裂裂缝扩展形态研究

基于ABAQUS有限元软件建立水力压裂三维实体模型,模拟岩石物性、射孔方位角、地应力、排量等多项参数对水力裂缝扩展形态的影响,应用扩展有限元法对裂缝偏转的主控因素进行灰色关联分析.研究结果表明:泊松比黏度对裂缝偏转的影响较小;杨氏模量、射孔、地应力和排量对裂缝形态有较大影响;地应力对裂缝偏转的影响最大,对射孔和杨氏模量...     

水力压裂水平缝扩展数值模拟

浅层油藏水力压裂改造易产生水平缝,考虑渗流-应力耦合效应,利用ABAQUS有限元软件,建立考虑隔层,包含套管-水泥环-储层的三维分析模型。在该模型基础上,分析不同地质条件与施工参数对水力压裂水平缝扩展及压力变化的影响,具体包括水平地应力差、基质渗透率、施工排量,以及压裂液黏度。通过各因素分析,分析适合于水力压裂水平缝扩展的地质因素;结合实际施工特征,优选施工参数和工艺,保证压裂效果,对浅层水力压裂裂缝扩展机制的了解和施工工艺与参数的优选具有一定的意义。 更多还原     

射孔对致密砂岩气藏水力压裂裂缝起裂与扩展的影响

为降低致密砂岩气藏偏高的地层破裂压力及增加储层改造体积,设计小型水力压裂实验装置,通过鄂尔多斯致密砂岩气藏钻井取心,研究不同射孔数量﹑射孔间距﹑射孔深度及水平应力差条件下水力压裂裂缝起裂与扩展规律.结果表明,射孔可以有效地降低致密砂岩气藏的破裂压力;增加射孔数量可以增加裂缝条数,并且裂缝沿射孔的方向扩展,有利于均匀布缝,提高储层的改造体积;低水平应力差和较小的射孔间距产生的缝间干扰导致裂缝在扩展的过程中发生偏转,缝间干扰随着射孔间距的增加及水平应力差的增大而减弱;射孔深度对于裂缝起裂也有一定的影响,裂缝更容易从射孔较深的区域起裂,为致密砂岩气藏压裂井射孔参数优化提供依据.     

煤层顶板分段水力压裂应力及裂缝演化试验研究

煤层顶板分段水力压裂是碎软低渗煤层煤层气高效开发的有效技术,该技术应用的关键在于水力裂缝能否顺利从顶板穿层扩展至煤层并为煤层气运移提供通道.通过对煤岩组合体相似材料进行两段封孔开展了顶板分段水力压裂物理模拟试验.在试件中布置应变砖来监测两段压裂的应力时空演化全过程,获得了水力压裂裂缝附近诱导应力场特征,应用声发射技术监测水力裂缝的动态扩展过程,研究了在诱导应力影响下不同排量、不同顶板岩性、不同煤岩界面强度和不同地应力条件下的裂缝延伸形态.最后针对不同储层条件探讨了工艺参数优化方案.研究结果表明：起裂压力受岩石物理力学性质和应力环境的影响.起裂压力随着垂向地应力、泵注水压、岩体抗拉强度的增大出现上升的趋势.当裂缝扩展方向垂直于压裂钻孔时,第一段压裂产生的诱导应力会增加钻孔方向压应力从而导致第二段压裂起裂困难;当裂缝平行于钻孔方向扩展,第一段压裂裂缝会削弱第二段压裂孔附近岩体强度并降低起裂压力.3个影响因素对水力裂缝穿层扩展的影响机制不同.较大的垂向应力差能引导裂缝垂向扩展;较高的煤岩界面强度使得裂缝能够扩展穿过煤岩界面;提高泵注排量主要是增大了岩体的整体破坏范围,从而增加了裂缝扩展到煤层...     

水力压裂裂缝宽度影响因素分析

在PKN模型的基础上,对水力裂缝宽度方程进行了推导.根据水力裂缝宽度方程对影响水力裂缝宽度的因素进行了分析.分析结果表明,水力裂缝宽度随着施工排量、压裂液效率、流变指数等的增大而增大,随着地层最小水平主应力和杨氏模量的增大而减小,地层泊松比对水力裂缝宽度影响较小.通过对影响水力裂缝宽度的因素进行分析,对优化压裂设计有一定的指导意义.     

砂岩储层裂缝在水力压裂作用下扩展准则及其应用

为研究不同储层裂缝方向以及井网布置下的油田合理注水压力,基于多孔介质力学以及断裂力学理论建立了含共线裂缝岩体储层裂缝的扩展模型,以及注水压力的计算模型。文章结合头台油田扶余储层参数探讨了储层裂缝方位,注采井方位以及裂缝距注水井距离对注水压力的影响规律。研究结果表明：在给定的注采井方位下,当裂缝与最大主应力方向平行时,注水压力最小,随着裂缝与最大主应力夹角的增大,注水压力也逐渐增大,当裂缝与最小主应力方向平行时压力最大;注水压力随注采井方位以及裂缝距注水井距离增大而增大。为避免油井出现暴性水淹以及提高油田采收率,针对扶余储层给出了一个合理的注水压力范围值。本文研究结果与实际工程测井数据较吻合,因此对同类油田开发具有指导意义。     

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。     

基于高能CT扫描的煤岩水力压裂裂缝扩展研究

水力压裂是提高煤层气产量的关键技术,但由于煤岩力学性质的特殊性,使其裂缝扩展规律十分复杂,掌握水力压裂裂缝的形成机制对煤层气开发有着重要的意义。在开采沁水盆地南部区域的大型天然煤岩时,将真三轴水力压裂装置和高能工业CT扫描成像技术相结合,研究了天然裂缝、割理发育情况和地应力对水力压裂裂缝起裂和扩展特征的影响。结果表明:天然裂缝和割理在井筒周围的发育程度决定了水力压裂裂缝的起裂位置和破裂压力,裂缝在基质处起裂的破裂压力显著高于在天然裂缝和割理处起裂的破裂压力;在低水平应力差条件下水力压裂裂缝易沿着天然裂缝和割理随机扩展,随着水平应力差增大,地应力对水力压裂裂缝扩展的控制作用增强,合理的水平应力差范围为2～6 MPa,在此条件下易形成一条水力压裂裂缝为主、连通多条天然裂缝为辅的复杂裂缝系统。研究结果可为国内煤储层的水力压裂裂缝预测和压裂设计提供一定的理论参考和设计指导。     

延长油田压裂裂缝形态研究

以延长油田七里村基础数据为依据,利用测井、压裂资料计算储层三向地应力剖面,以储层水力压裂时产生垂直裂缝和水平裂缝的破裂压力相等为临界深度,计算临界裂缝深度。通过实例验证该方法的准确性。     

立体裂缝实时监测技术在油藏水力压裂中的应用

以立体裂缝实时监测技术在克拉玛依油田J230井区石炭系火山岩油藏水力压裂过程中的应用为例,利用监测结果对压裂效果、裂缝产状、转向压裂等进行分析评价,同时结合井口压力监测可获得闭合压力、液体滤失系数、液体效率、裂缝宽度等数据,为该类油藏措施方案的优选,注采单元的整体治理及提高采收率提供了参考依据。     

裂缝性储层中水力裂缝扩展规律的数值模拟研究

在对裂缝性储层进行水力压裂过程中,天然裂缝的存在会对水力裂缝的扩展产生十分重要的影响。通过建立水力裂缝遭遇天然裂缝的二维平面应变计算模型,采用数值模拟的计算方法,对裂缝性储层中水力裂缝的扩展规律进行研究。结果表明,在水力裂缝扩展过程中,水力裂缝的入射角、远场主应力比以及天然裂缝的胶结强度是影响水力裂缝扩展的主要因素。在低入射角,低远场主应力比的情况下,水力裂缝更易于转入天然裂缝并在缝内延伸;在高入射角,高远场主应力比的情况下,水力裂缝更易于直接穿过天然裂缝;天然裂缝胶结强度越低时,水力裂缝越容易转入天然裂缝并在天然裂缝内延伸。     

上浮剂隔层控制裂缝高度延伸实验研究

对于遮挡层(隔层)较差的低渗透储层,采用人工隔层控制压裂缝高非常必要.分析了影响人工隔层阻抗的因素,对岩芯流动装置进行了改造.用Malvern激光粒度测试了一种上浮剂的粒度分布,对岩芯进行沿轴向剖分2/3的特殊处理,通过岩芯流动实验来模拟人工隔层的形成.按正交设计原理设计实验方案,并按照岩芯流动实验行业标准进行实验.应用非线性处理后的逐步回归方法得到了人工隔层强度与携带液黏度、上浮剂浓度和岩芯渗透率的统计公式.为指导现场控制缝高的压裂设计提供了依据.     

电位法裂缝监测技术在浅层火山岩油藏水力压裂中的应用

以电位法裂缝监测技术在克拉玛依油田J230井区石炭系火山岩油藏水力压裂过程中的应用为例,利用监测结果对压裂效果、裂缝产状等进行分析评价,同时结合井口压力监测可获得闭合压力、液体滤失系数、液体效率等数据,为该类油藏压裂优化设计,措施方案优选,注采单元的整体治理及提高采收率提供了参考依据。     

中深层地热储层水力压裂多股裂缝扩展数值模拟研究

目前中深层地热能岩石裂缝扩展研究主要针对单一裂缝,而实际开采生产过程中,岩石裂缝多以复杂缝网为主,单一裂缝研究难以指导现场实际工程。采用Cohesive单元内聚力模型,利用大型有限元商业软件ABAQUS并通过厚壁筒膨胀致裂实验结果预制水力裂缝扩展路径,建立了中深层地热储层水力压裂多裂缝缝网扩展模型,并开展了相关的数值模拟计算,考察了地热储层水力压裂过程中裂缝起裂时间、最大主应力、孔隙压力、裂缝宽度等多种因素对水力裂缝扩展的影响规律,并分析比较了多条水力裂缝不同起裂次序、3条裂缝同时起裂情况下的人工裂缝扩展特征。结果表明：水力裂缝的起裂时间对于最大主应力和孔隙压力具有影响,但是对于裂缝宽度影响甚微。相对于裂缝同时起裂,裂缝先后起裂会使最大主应力和孔隙压力增加,有助于多裂缝缝网的形成,但是不能通过控制起裂时间使裂缝宽度增加。     

水力压裂施工停泵卸压后裂缝闭合压密数学模型初探

在水力压裂施工完后，随着停泵卸压，已被压开的裂缝又呈闭合趋势。尽管压裂支撑剂力图阻挡着这一事件的发生，但一定的闭合压密总是存在的，这就使得水力压裂效果并不象以往计算方法各尽所能得到的那样乐观。因此，本文试图对水力压裂停泵卸压后，裂缝的闭合压密问题进行一些探讨，从对压裂裂缝中的沉砂状态分析入手，进一步把压裂裂缝闭合压密分为压裂液的继续滤失和砂堆的压实两个发展过程。从而建立起了水力压裂停泵卸压后闭合压密问题的数学模型