水平井分段压裂注液过程中温度分布预测

近年来，光纤分布式温度传感器（DTS）越来越多地用于水平井压裂动态监测，拟解决在水平井分段压裂过程中普遍面临的人工裂缝起裂位置不明、压裂液去向未知、裂缝扩展形态不清、压裂效果难以评价等技术难题，而温度预测模型是基于DTS监测进行压裂诊断的基础，但目前定量预测水平井压裂过程中的温度分布仍是一项巨大挑战。在考虑多种微量热效应的基础之上，建立了一套水平井分段压裂温度分布预测模型，并完成模型耦合求解，采用建立的温度模型，分别模拟了一口水平井常规压裂和分段多簇压裂时的温度分布，分析了水平井分段压裂过程中温度分布特征，明确了压裂液排量、地层滤失系数、裂缝宽度及裂缝高度对温度分布的影响规律。该研究成果为实现基于DTS监测诊断压裂动态、识别裂缝起裂、分析压裂液去向提供了理论支撑，对于压裂水平井改造效果评价和压裂设计优化具有重要意义。     

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.     

在酸化压裂中酸蚀孔洞对液体滤失系数的影响

在多数酸化压裂都使用在支撑剂压理解中研究的滤失模型，来计算滤失到地层中的酸液体积。由于在酸化压理解中酸蚀孔洞在裂缝附近产生了一些大孔道，故酸化压裂中压裂液的滤失速度可能高于支撑剂压肿的滤失速度。本文提出了一个新的滤失模型， 酸蚀地压裂液综合滤失系数的影响。这个滤失模型以描述在酸化压裂中酸蚀孔洞发育的体积模型为基础，其滤失程度仍是与压裂时间的平方根成反比，实验室岩心驱替结果证实对裂缝壁附近的线性流区     

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裂缝储层压裂与普通均质储层压裂存在明显的差异，最主要的差别就是流体的滤失。现有的压裂液滤失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。文章建立了裂缝性储层压裂液滤失计算的数学模型，采用正交变换法给出了模型的精确解，并讨论了其收敛性，对于裂缝性储层压裂设计和压裂压力分析具有重要的意义。实例计算表明，裂缝性储层压裂液滤失速度计算不能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。     

超临界CO2压裂裂缝温度场模型

超临界CO₂压裂中,裂缝流体物性变化、相态规律以及裂缝的几何尺寸、导流能力等参数均与裂缝温度场密切相关。针对超临界CO₂无造壁性、滤失能力强的特点,考虑滤失过程中的节流效应,推导了滤失过程中的岩石温度场解析模型及裂缝壁面上的热流函数表达式;以此为基础,考虑裂缝内超临界CO₂压裂液的相态、物性变化,以比焓为研究对象,建立了超临界CO₂压裂裂缝温度场模型。通过实例分析,计算结果表明:随着滤失时间的增加,裂缝壁面上的热流速率逐渐减小,对应位置处的裂缝流体温度逐渐降低;滤失系数越大,裂缝壁面上的热流速率越小,裂缝内流体和周围岩石温度变化越慢。高滤失系数条件下,由于节流效应,滤失流体存在明显的"冷却"过程,会对裂缝温度场产生很大的影响。压裂过程中,裂缝内流体会存在相态的转变,由超临界态转化为液态与超临界态并存,同时近井地带存在生成水合物的风险。     

水力压裂裂缝及近缝储层温度场

为了精确预测水力压裂过程中裂缝及近缝储层温度分布,对经典裂缝及近缝储层温度场模型进行了改进。加入了两相渗流场,利用达西定律建立新的滤失模型,改变了滤失速度仅为时间函数的局限性,不再使用原有裂缝扩展模型,改用耦合渗流场的裂缝延伸模型,然后使用有限差分方法、迭代法对新模型进行了求解,并与经典温度场模型求解结果进行了对比。研究表明,压裂初期温度变化较快,对压裂液性能要求较高,滤失模型和裂缝模型的改变对温度场的影响较大。新模型更符合压裂实际环境要求,可为现场操作和技术研究提供可靠依据。     

裂缝性低渗透储层压裂液滤失计算新模型

现有的压裂液滤失计算方法基本上是基于滤失速度与滤失时间的平方根成反比的经典滤失理论,不能用于裂缝性储层压裂液的滤失计算。在考虑压裂过程中压裂液分别沿天然裂缝和基质向地层渗滤的基础上,建立了裂缝性低渗透储层压裂液滤失计算新模型,采用正交变换法给出了模型的精确解。该模型易于收敛,计算速度快。计算结果表明,裂缝性储层实施压裂作业时,压裂液主要经由天然裂缝滤失,裂缝性储层压裂液滤失计算不能采用经典的滤失理论。     

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     

水力压裂单井动态预测

采用油水两相流动的数值模拟方法，建立了一套二维二相油藏─裂缝系统模型，按非径向流计算压裂井压裂前后的产能及含水率变化，考虑了井壁污染、裂缝壁面污染、裂缝导流能力随位置和时间变化、地层的非均质性及各向异性和流体的膨胀性等因素对压裂井生产动态的影响，研制出一套预测水力压裂前后生产动态规律的模拟软件。通过实例计算表明，本文提供的模型和方法及研制的软件，既可用于预测压裂后的增产效果和压裂前后的生产动态，又可用于水力压裂方案的优化设计。     

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。     

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随着油气藏压裂技术的发展，压后评估技术越来越受到广泛重视。压裂压力递减资料分析是评价压裂裂缝形态、获取压裂设计重要参数的常用手段。对于压裂规模较大、施工排量较高的压裂井或上、下隔层较为薄弱的压裂井，采用二维或拟三维模型分析结果与实际情况偏差很大。章推导建立了一套用于分析压裂压力递减资料的三维模型，模型综合考虑了压裂液续流对裂缝继续延伸的影响，提出了以压力平方差获取拟合压力，应用该模型和此拟合压力可以有效分析计算压后裂缝长度、宽度、高度、闭合时间、停泵后裂缝延伸时间、延伸长度、施工结束时压裂液效率、压裂液滤失系数和地层应力强度因子等参数。计算实你说明了三维模型和数学拟合方法有较高的适用性和可靠性。     

黑油模型和压裂设计软件相结合预测水平井分段压裂产能

克服单纯应用黑油模型模拟水平井水力压裂裂缝计算油井产能方法繁琐的弊端,将压裂设计软件与黑油模型相结合进行水平井分段压裂产能预测,首先应用压裂数据软件进行水平井分段压裂设计,模拟水力压裂裂缝各个参数,然后生成数据文件输入到黑油模型中进行处理,通过黑油模型进行油藏基质、裂缝周围的网格细化,准确捕捉裂缝形态及在其各个不同位置处的流动参数,模拟多层、多相流流体流入裂缝和从裂缝流入井筒的流动,分析裂缝几何形态、导流能力、裂缝位置、间距、裂缝夹角、基质渗透率等参数对产能的影响,模型中考虑了压裂液返排过程,这对低渗油气藏水平井压裂产能预测尤为重要。     

酸化压裂井停泵压力三维分析模型和解释方法

为了对酸化压裂井压后裂缝参数进行准确的分析和解释，以模拟停泵前后裂缝内的物理、化学变化过程为思路，以停泵后缝内的物质平衡方程为主线，建立酸化压裂井停泵后的缝内压力递减模型，并提出了针对酸化压裂井裂缝参数解释、评估的“曲线拟合”法。该模型考虑了地层温度和流体（残酸和CO2）压缩性的影响，能有效模拟停泵后的压力降落，进而解释出酸蚀裂缝几何尺寸、闭合压力、酸液滤失系数及液体效率等参数，从而为酸化压裂施工评价和优化酸化压裂设计提供直接可靠的技术手段。图2表1参5     

高温天然裂缝性凝析气藏压裂

在埋藏深度为３３００－３８００ｍ，地层温度达１８０－１９５℃，天然裂缝发育的凝析气藏中进行了１１井次的压裂施工。本文着重介绍了在完井和压裂设计、施工及效果评价等方面的一般方法及压裂液在高温下的粘度稳定及在此类裂缝发育地层内的防漏技术。压裂效果分析表明：（１）采用颗粒防滤失剂可以控制压裂液的漏失；（２）延迟交联是进行压裂的唯一途径；（３）压裂可大大改善裂缝性气藏的生产能力。     

水力压裂在边台潜山裂缝性低渗油藏的应用研究

依据辽河田边台潜山裂缝性低渗油藏的压裂试验研究，认为，裂缝性能渗油藏水力压裂需解决的主要问题为加砂过程中容易出现早期脱砂和压裂液对天然裂缝的伤害。探讨了张开型天然裂缝油藏压裂研究方法及其施工优化程序，设计与实施中，适当增加了施工排量，压裂液表现粘度与前置液百分数，并采用在前置液中加入一定浓度的粉陶防滤失剂来充填张开的天然裂缝，使其综合滤失系数下降，首次在水力压裂上使用油藏模拟（ＳｉｍｂｅｓｔⅡ）进     

压裂气井产能模拟研究

非达西效应在压裂气井生产过程中必然存在 ,引入与气水流动速度相关的非达西流动校正系数 ,建立了一套压裂井气水两相数值模拟模型 ,考虑了地层非均质性以及裂缝导流能力随位置和时间变化 ,并研制了预测压裂气井生产动态的数值模拟软件。应用研制的软件对影响压裂气井产能的地层及裂缝参数进行了大量的实例对比计算 ,模拟结果对于气井压裂方案优化设计具有重要的指导意义     

疏松砂岩压裂充填裂缝扩展与参数优化研究

压裂充填技术已经成为渤海油田疏松砂岩油气藏开发中一种非常重要的完井方法，但目前对该区域的疏松砂岩裂缝延伸规律尚未明晰，无法有效指导压裂充填作业。为此利用室内试验和数值模拟相结合的方法，研究了疏松砂岩裂缝的延伸机理，通过灰色关联度的方法探索了排量、地层渗透率及压裂液性质等参数对压裂效果的影响敏感性。试验和模拟结果发现，交联压裂液比线性胶压裂液更容易形成单一、平整的拉伸型裂缝，裂缝长度随压裂液排量的增加而增加，随储层渗透率和滤失系数的增加而降低；而裂缝宽度随储层渗透率增加而增加，随滤失系数和排量增加而降低。基于上述成果形成了压裂充填关键参数优化设计方法，并在渤海油田进行了170余井次现场应用，取得了较好的增产效果。研究成果可为疏松砂岩压裂充填技术的进一步推广应用提供技术指导和理论支撑。     

加砂压裂压力分析及应用

压裂期间及压裂停泵后的井底压力的变化规律反应了裂缝本身及其周围地层的情况,因此可以应用压裂压力资料对其进行了分析解释,在此基础上,本文根据Nolte原理研制了一套解释软件,既可准确判定裂缝模型,分析裂缝延伸情况以指导现场施工,又可获得压裂后的裂缝长度,宽度,压裂液效率,滤失系数,裂缝闭合压力和闭合时间及地层主应力等评价参数,现场实际应用表明,该软件可起到实时监测及压后评估的作用,具有较强的实用价值。     

致密及页岩气藏气井分段压裂返排优化模型与分析

致密及页岩气藏气井压裂后的返排质量好坏极大地影响最终的压裂效果,目前此方面的建模未考虑到返排时的井筒内气液两相流和分段压裂多段同时返排的特点。该文对致密及页岩气井的分段压裂裂缝闭合前后的返排特点进行了分析,建立了气井压裂返排、裂缝体积变化和滤失量耦合模型,进行了实例计算分析,讨论明确了裂缝闭合前分段压裂多段同时返排优化方法,并对返排率的计算和基于储层伤害的分段压裂返排优化进行了分析。研究发现：对气井,有地层气体进入返排液时,返排的时间将增长,且在返排后期排液量增幅变小,累积返排液量较大;裂缝闭合前分段压裂多段同时返排优化时,返排量、多条裂缝体积变化和多条裂缝滤失是通过最后一条裂缝出口处的压力耦合起来的;裂缝闭合前后的返排模型的衔接,主要明确了初始井底流压为裂缝闭合前的终态井底流压,初始含水为裂缝闭合前滤失进储层的返排液;将致密及页岩气储层的水锁以及在压裂返排时的水锁自解除现象和机理,与气井压裂返排过程和分段压裂水平气井返排优化结合,以进行致密及页岩气井返排伤害的模拟,但具体实现还待进一步研究。.     

水平井交替压裂裂缝间距优化及影响因素分析

为使水平井交替压裂在非常规油气储集层中形成大规模高效复杂体积缝网,需对交替压裂裂缝间距进行优化分析。 从相邻 2 条压裂裂缝诱导应力叠加效应对初始水平主应力差的影响出发,建立了裂缝高度不同且缝内净压力也不同的物理模型,提出了交替压裂第一次压裂裂缝和第二次压裂裂缝临界裂缝间距及中间裂缝最佳起裂位置的确定方法。 分析发现：前两次压裂裂缝临界裂缝间距随储集层岩石泊松比增大而减小,随裂缝高度和缝内净压力增大而增大;中间裂缝最佳起裂位置距第一次压裂裂缝的距离随储集层岩石泊松比增大而减小,随裂缝高度增大而增大,而缝内净压力对中间裂缝最佳起裂位置的影响较小。 通过实例,将改进后的方法与已有方法进行对比分析后发现,改进后的临界裂缝间距和中间裂缝最佳起裂位置较已有方法能更准确地计算出诱导应力场,对非常规油气储集层交替压裂形成高效复杂体积缝网具有指导意义。