基于有限元裂缝网络的压裂液滤失模拟

压裂液滤失速度是水力压裂设计分析中的重要参数之一,对于裂缝性储层,它可以用裂缝型储集层压裂液滤失数学模型来计算,但是现有的压裂液滤失数学模型并没有考虑天然裂缝呈不规则网络分布且形态复杂这些因素对滤失的影响。因此,在考虑这些因素的前提下,以压裂液沿着天然裂缝向基质渗滤为基础,建立了裂缝网络的等效连续介质滤失模型,运用有限元方法求得了数值解。新方法能模拟复杂裂缝形态对滤失过程中压力分布的影响,克服了传统方法不能模拟裂缝弯曲、相交、方位变化等对滤失影响的局限。     

裂缝性地层压裂降滤失技术应用研究

针对裂缝性地层天然裂缝发育导致压裂液滤失大、施工过程中加砂困难的问题,提出二元滤失控制方法——前置液段塞和降滤失剂技术.以新疆油田古53井区火山岩储层为例研究了前置液量,前置液段塞浓度、导流能力、粉砂粒径和施工排量对控制滤失的作用;筛选评价了一种可降低压裂液滤失并对地层无伤害的油溶性降滤失剂,软件模拟表明,当其加量为3％时即可以明显提高压裂液效率.二元降滤失技术的现场应用对裂缝性油藏压裂的成功率具有一定的指导意义.     

裂缝性地层压裂降滤失方法研究

为控制压裂液向天然裂缝的滤失,通过对裂缝性油藏滤失机理的调研,进行了相关的敏感性分析,确定了采取前置液加粉砂的降滤失方法.通过优化前置液体积、粉砂加量、砂浓度、粉砂粒径、施工排量和压裂液黏度,优选出最佳参数以达到降滤失的效果.以ST70井为例对油藏的施工参数进行了优化计算,对比加砂前后的滤失量和滤失速度.结果表明,加砂...     

裂缝性气藏压裂液滤失模型的研究及应用

裂缝性气藏压裂与普通均质储集层压裂最主要的差别在于流体滤夫。建立了计算裂缝性气藏压裂液滤失的数学模型，采用正交变换法给出了模型的精确解，对比分析影响裂缝性气藏压裂液滤失系数的因素。在大量模拟计算的基础上．提出描述裂缝性气藏压裂液滤失速率的新关系式．求得的滤失速率比用经典的压裂液滤失计算模型求得的滤失速率大。图3表1参10     

裂缝性油藏降滤失压裂技术

目前国内外还难以对裂缝性油藏的裂缝系统进行精细的定量描述和空间分布规律认识，而滤失性能的室内、现场评价方法也不能准确反映压裂施工中的滤失情况，裂缝性油藏的大量滤失是导致砂堵的重要原因，同时也严重降低了油层基质渗透率和压裂液的返排效果。本文通过国内裂缝性油藏压裂的实例，分析了不同的降滤失措施的作用特征、适用条件及应用效果，对降滤失压裂技术进行了总结。     

天然裂缝滤失计算和控制技术应用

引用天然裂缝滤失系数和基质滤失系数的指数关系式,对塔里木油田裂缝性K气藏小型测试压裂的压降分析,计算出K气藏天然裂缝滤失系数为10-3~10-2m/min1/2级别;净压力控制在10 MPa以内,即能将裂缝滤失系数控制在基质滤失系数的10倍以内。现场应用表明,使用多级高质量浓度段塞和大段塞量是控制K气藏加砂压裂净压力和天然裂缝滤失的有效措施之一。塔里木油田裂缝性砂岩储层加砂压裂的段塞级数为4—6级,质量浓度60~520 kg/m3,体积7~15 m3,段塞量增加1倍,平均净加砂量增加1.5倍。研究结果对类似天然裂缝发育储层的裂缝滤失规律研究和加砂压裂优化设计有很好的借鉴意义。     

有限厚度地层中水平缝滤失计算模型研究

压裂液向地层的滤失速度是压裂设计和压后评估分析时确定裂缝几何尺寸最关键的因素之一.现有的水平缝滤失计算模型是针对均质储层而建立的,不能用于裂缝性储层压裂液的滤失计算.基于裂缝性储层的流体渗滤理论,建立了有限厚度裂缝性地层中通过水平缝的压裂液滤失模型,采用付氏正交变换原理对模型进行求解,获得了便于实际应用的解析解.应用表明,裂缝性油藏水平缝滤失速度随滤失时间而降低,但等效的综合滤失系数却随滤失时间的增加而增加.采用滤失速度与滤失时间的平方根成反比的经典滤失理论计算水平缝中受净压力影响的压裂液滤失速度会带来较大误差.论文模型和计算结果对于水平缝的压裂设计具有一定指导意义.     

砂砾岩水力裂缝扩展规律初探

胜利油田砂砾岩油藏主要分布在东营凹陷北部陡坡带,储层物性差,以低渗透、特低渗透为主,储层埋藏深,压裂改造难度大。在盐22、永920、车66、丰深等区块压裂/酸压施工60多井次,从施工曲线上反映出不同地区、不同埋藏深度的储层在裂缝扩展过程中具有不同的特点,存在砂堵及加砂困难的现象。由于砾石的存在,导致压裂液在裂缝中的流动状态发生变化,从而影响缝内压力场和流场分布。利用大尺寸真三轴模拟压裂试验系统,对人造岩样进行水力压裂裂缝扩展机理模拟试验,模拟了无砾石、有砾石在不同压差、不同砾石粒径条件下的裂缝扩展规律,通过对试验施工曲线的分析,定性地分析了砾石存在对裂缝扩展的影响,为下一步进行数值模拟研究提供了依据。     

天然裂缝开启前后的煤层压裂液滤失计算

建立了天然裂缝开启前、后的煤层压裂液滤失数学模型，给出了模型的解析解，并进行了计算分析，对于煤层压裂设计分析具有一定的实用意义。     

油井水力压裂流-固耦合非线性有限元数值模拟

基于多孔介质流固耦合的控制方程,推导了相应的非线性增量有限元列式,并采用以节点位移和孔隙压力为自由度的黏结单元来模拟水力损伤造成的预设裂缝的起裂和扩展,在此基础上建立了油井水力压裂的有限元模型。在该模型中考虑了压裂液的黏性系数和支撑剂的体积浓度随时间变化,所有参数均采用现场压裂的数据。通过数值模拟,得到了缝口压力、射孔孔眼摩阻、沿程摩阻、井筒内液柱静水压力和地面井口压力随压裂时间的变化规律,并给出了“压裂作业三条线”,模拟得到的“压裂作业三条线”与现场压裂实测结果吻合良好。     

压裂井试油压差优化的实验与有限元模型

通过实验研究了压裂裂缝导流能力的闭合压力敏感性,将实验结果用于渗流场有限元模型的理论计算,建立了压裂井试油压差优化的单裂缝有限元模型和考虑天然裂缝的有限元模型,并用其模拟一定压差控制下水力裂缝周围的应力场和排液速度,根据地层和支撑剂强度校核以及试油产量一试油压差曲线得到优化的试油压差.以塔中油田压裂井A井试油压差优化为例,根据地层和支撑剂强度校核得到试油压差的一个临界值为9.0 MPa;利用单裂缝、平行天然裂缝和垂直天然裂缝模型得到试油压差的另一个临界值分别为8.8 MPa、8.2 MPa和6.6 MPa,两个临界值的较小者即为合理压差值.各模型产量计算结果与实际试油产量对比发现,天然裂缝与水力裂缝的相对位置对产量预测影响很大.图10表1参16     

白云岩储层酸压过程中酸液的滤失控制

白云岩储集层酸压改造中的酸液滤失是影响施工效果的关键,常规室内测试结果不能反映入地酸液流体的真实滤失行为。从酸液滤失模式分析入手,结合酸与白云岩石反应动力学特征,探讨了白云岩储层的点蚀密集型、溶蚀孔洞型、溶蚀穿透型酸液滤失行为,认为储集层天然裂缝、白云岩自身物性特征、H+传质系数和反应速度的影响是主要控制酸液滤失的内在因素,并以此为依据提出了现场酸压控制酸液滤失的对策：对于天然裂缝较发育的白云岩储集层,实际酸液滤失程度不及石灰岩,但总体上建议采用黏滞性前置液诱发裂缝（必要时可考虑追加少量粉陶）,尽可能地采用低H+传质系数和低反应速率的高黏酸液体系,交替注酸和附加前置液段塞也能很好地控制地层中酸液的滤失。     

Numerical analysis of rock fracturing by gas pressure using the extended finite element method

High energy gas fracturing is a simple approach of applying high pressure gas to stimulate wells by generating several radial cracks without creating any other damages to the wells.In this paper,a numerical algorithm is proposed to quantitatively simulate propagation of these fractures around a pressurized hole as a quasi-static phenomenon.The gas flow through the cracks is assumed as a one-dimensional transient flow,governed by equations of conservation of mass and momentum.The fractured medium is modeled with the extended finite element method,and the stress intensity factor is calculated by the simple,though sufficiently accurate,displacement extrapolation method.To evaluate the proposed algorithm,two field tests are simulated and the unknown parameters are determined through calibration.Sensitivity analyses are performed on the main effective parameters.Considering that the level of uncertainty is very high in these types of engineering problems,the results show a good agreement with the experimental data.They are also consistent with the theory that the final crack length is mainly determined by the gas pressure rather than the initial crack length produced by the stress waves.     

介质变形对低渗透油藏压裂产能影响有限元模拟

针对介质变形对低渗透油藏压裂产能影响的定量评价问题,建立了介质变形 渗流耦合模型,并应用有限元数值模拟技术对耦合模型进行求解;采用裂缝单元模型处理水力裂缝与储层区域离散的网格尺度协调问题,即将裂缝单元的质量、刚度矩阵变换叠加到储层整体模型矩阵中模拟压裂后的开发动态。模拟分析结果表明,介质变形造成储层渗透率变化是低渗透油藏压裂产能下降的重要因素,随裂缝长度增加和生产压差增大,其影响效应更加显著。     

利津油田沙四上段利853砂砾岩扇体内幕研究

高分辨率层序地层分析是以岩心、测井和地震反射剖面为基础，运用精细层序划分和对比技术将钻井的一维信息转化为三维地层关系预测的基础，建立区域、油田乃至油藏级储层的成因地层对比骨架，对储层、隔层等分布进行评价和预测。东营洼陷北部的陡坡带沉积地层中各种成因的砂砾岩扇体极为发育，砂砾岩体一般为多期发育、多次沉积形成的复合体，其内部结构复杂，精细前期油藏描述研究对开发方案的编制起着至关重要的作用。通过高分辨率层序地层研究，建立了本地区沙四上～沙三下层序地层单元格架，特别是针对利853砂砾岩扇体的内幕研究，揭示了其内部结构，确定了含油储层的空间展布，使其开发成为可能。     

基于SOLIDWORKS和COSMOSWORKS的极板有限元分析

极板的实体建模和有限元分析对其结构优化和性能改进十分重要。文章以微电阻率扫描成像中使用的极板为例,当极板底盖为2．6mm厚时,其最大应力与应变均不满足设计要求。通过增加加强筋后,其最大应力满足了设计要求,这恰好与实际试验结果相一致。与此同时,再适当增加厚度,其安全系数就更高,优化结构明显。通过这一实例说明有限元分析软件在机械设计中所起到的指导作用。     

低渗透裂缝性油藏压裂施工工艺技术

裂缝性低渗透油藏由于裂缝的发育程度、 产状、 力学性质及充填性的不同, 在水力压裂中会表现出不同的压力行为。老新地区地层隐性裂缝发育, 是导致压裂施工难度大的主要原因。裂缝性低渗透油藏水力压裂并不需要高砂比, 适当地增加规模, 有效地沟通储层的天然裂缝是保证油井高产稳产的关键。裂缝性低渗透油藏水力压裂需解决的关键性问题是有效控制压裂液向天然裂缝的滤失, 有效的降滤措施（ 加大降滤失剂的量） 、 控制排量施工、 增加前置液量可以提高施工成功率。通过研究, 结合现场施工情况, 对裂缝性低渗透油藏施工机理进行分析, 对施工参数进行优化, 取得了较好的效果。     

超深裂缝性碎屑岩储层天然裂缝激活研究

针对塔里木油田白垩系巴什基奇克组超深裂缝性碎屑岩储层天然裂缝激活方法不明确的问题,根据摩尔-库伦破坏准则,对研究区储层天然裂缝发生剪切激活和张性激活条件进行分析,模拟测试了水力压裂和酸化压裂中的裂缝导流能力.研究结果显示:水力压裂中存在相互错动的裂缝导流能力是无错动裂缝的100～1000倍,无错动裂缝加砂后导流能力超过...