体积压裂多分支裂缝支撑剂运移规律

为进一步明确体积压裂多分支裂缝内支撑剂的运移铺置规律,开展了不同裂缝形态、砂比、分支缝开启时机和不同粒径支撑剂注入顺序条件下的支撑剂运移模拟实验。研究表明,不同位置分支缝的逐级分流使分支后主缝砂堤高度增加,铺置长度减小。分支缝的流量是影响其充填的主要因素,分流作用使得远井分支缝流量小、充填情况较差。倾斜裂缝壁面对支撑剂施加减缓其沉降的摩擦力,提高支撑剂在裂缝纵向的分布。砂比增加可改善近井主缝和远井分支缝的充填并使主缝砂堤长度增加,由于缝高的限制,砂比提高到一定值后裂缝充填情况改善幅度减小。分支缝常开（持续扩展）时分支缝最终的支撑效果最好,但主缝铺置长度短,先关后开（后期扩展）的支撑效果优于先开后关（前期扩展）。不同粒径支撑剂顺序注入可增加主缝和分支缝的铺置长度,先小后大注入可改善近井裂缝充填,先大后小注入时近井裂缝充填情况不如先小后大注入时。     

页岩储层射孔水平井分段压裂的起裂压力

目前,页岩储层水力压裂裂缝起裂和扩展机理研究已成为国内外水力压裂研究领域的重要课题,射孔水平井分段压裂技术是其高效开发的主要手段。针对目前部分裂缝起裂压力模型在计算射孔水平井横向裂缝起裂时破裂压力过低、严重偏离实际的问题,基于Hossain模型和Fallahzadeh模型,建立了新的水平井射孔孔道表面的应力分布模型;同时开展了水平井分段压裂的诱导应力分布研究和不同压裂工艺条件下复合地应力的分析;进而针对页岩储层的岩性特征,建立了考虑诱导应力条件下,页岩储层射孔水平井水力压裂在岩石本体起裂、沿天然裂缝剪切破裂和沿天然裂缝张性起裂3种方式下的起裂压力计算模型,提出了页岩储层水力裂缝起裂方式和起裂压力的判别方法。该成果对于页岩储层水力压裂裂缝起裂机理的研究和现场应用具有一定的指导意义。     

径向孔眼对井壁稳定性影响的数值模拟

钻井、水力径向射流等作业施工会打破岩石的初始平衡状态,影响井壁、孔眼壁的稳定性。常规数学模型多为二维模型,且假设条件过多,无法真实反映地层的应力分布。借助ABAQUS有限元软件,考虑地应力、孔隙压力等诸多参数,可以真实有效地模拟观察地应力在井壁、井周的分布,克服常规数学模型的不足,对现场施工具有重要的指导意义。通过在ABAQUS中引入最大剪切应力(Tresca)准则、形变比能(Mises)准则及最大主应力(Max Principle)准则,分别评价研究对象的塑性及脆性破坏,分析应力在套管、水泥环及井壁的分布。结果表明:水泥环内外界面存在应力差,内界面为最危险界面;Mises和Tresca应力均于水平最小主应力方向达到极大值,因此水平最小主应力方向最易发生塑性破坏;Max Principle应力均于水平最大主应力方向达到极大值,因此水平最大主应力方向最易达到拉伸极限进而发生拉伸破坏;Mises和Tresca应力均随孔径、方位角、水平地应力差的增大而增大,Max Principle应力随孔径、方位角的增大而减小,随水平应力差的增大而增大。最后,运用灰色关联分析法分析了各影响因素对井壁稳定性的影响权重。     

径向井水力压裂摩阻影响因素与计算公式

为研究井眼内径及压裂施工参数对径向井压裂摩阻影响规律和确定井眼内压裂液摩阻大小,使用中国石油大学（华东）研制的压裂液摩阻测试系统（主要由摩阻测试控制中心、压裂液调配釜、可调速螺杆泵、变径管道、高灵敏度压力测量仪、电子流量计组成）,模拟径向井中压裂液的流动状态,并对压裂液摩阻进行准确测量,分析了影响压裂液摩阻的主要因素。实验结果表明,对径向井摩阻影响由大到小的因素依次为:井眼内径、排量、黏度、支撑剂粒径和砂比,且影响规律各有不同。采用降阻比原理,通过对322组实验数据进行回归拟合,建立了考虑井眼内径、排量、压裂液黏度、支撑剂粒径及砂比的径向井瓜胶压裂液摩阻损失计算关系式。利用相关系数检验法计算标准估计误差为0.140,拟合回归方程有效。实验发现,瓜胶压裂液黏度对摩阻有双重影响:一方面会增加流体内部以及流体与管壁间的剪切应力,导致摩阻损失增大;另一方面,随着黏度增加,聚合物溶液产生转捩延迟效应,同时对支撑剂控制能力增强,促使压裂液摩阻损失减小。      

塔河油田重复酸压前应力场数值模拟分析

近年来暂堵转向重复酸压已成为塔河碳酸盐岩油藏重复改造的主要手段,但现场对堵前应力场分布认识不足,限制了工艺选井选层及重复酸压时机的选择.为明确暂堵前孔隙压力及应力场变化规律,基于ABAQUS扩展有限元建立了井筒及缝周应力场分布的流-固耦合模型,对油井的初次压裂及生产进行了模拟,分析了多因素对裂缝及生产引起诱导应力的影响...     

硫酸钡防垢剂的制备与性能评价*

油田结垢通常会导致地层及管线堵塞,导致开发成本增加,采收率降低。针对这一问题,将低分子量聚丙烯酸钠、水解聚马来酸酐和聚天冬氨酸3种防垢性能较好的螯合剂复配制得硫酸钡防垢剂,评价了防垢剂对硫酸钡垢的防垢性能、悬浮性能和对管线的腐蚀性能等。结果表明,硫酸钡防垢剂中低分子量聚丙烯酸钠、水解聚马来酸酐和聚天冬胺酸的最佳质量比为2∶2∶3。在钡离子质量浓度为300 mg/L、温度为50℃的条件下,防垢剂加量高于12.5 mg/L时即具有优良的防垢效果,防垢剂加量为100 mg/L时的防垢率可达到95%以上。防垢剂的耐温性较好,对管线的腐蚀性较低。防垢剂可影响硫酸钡垢的沉降和垢晶核的正常生长,使所得垢结构规律且更加松散,有利于后续的机械清垢处理,满足油田的正常生产需要。图7表1参13     

页岩储层射孔水平井水力裂缝起裂数值模拟研究

为明确页岩储层射孔水平井水力裂缝起裂机制,利用Abaqus有限元计算软件,建立三维单级三簇射孔和单射孔段(包含天然裂缝)的压裂裂缝起裂计算模型,研究地应力、井筒方位、射孔参数以及天然裂缝等对裂缝起裂压力和位置的影响。结果表明:裸眼射孔的起裂压力远低于套管射孔;起裂压力随最小水平地应力的增加而增大,但影响程度受垂向地应力与最小水平地应力的比值控制;最大水平地应力和垂向地应力的变化对起裂压力影响不显著;起裂压力大致随井筒方位角的增加而减小,当存在天然裂缝时,起裂压力没有任何线性规律,天然裂缝在剪应力区易发生剪切滑移起裂;起裂压力随射孔方位角的增加先减小后增大,射孔方位角的变化严重影响裂缝的起裂形态;起裂位置与最小和最大水平地应力、井筒方位角和天然裂缝的胶结强度、方位密切相关;由于内部射孔受到两侧射孔产生的沿井筒方向的附加应力干扰,闭合应力增加,因而更难起裂,导致起裂次序从端部射孔开始向中部射孔发展,当应力差较高(>7 MPa)时,附加应力干扰明显,要实现多射孔的多裂缝起裂扩展,需提高注入压力;起裂位置在射孔孔道中的变化是射孔根部应力集中强度与远端受射孔附加应力干扰程度相互竞争的结果;由于射孔簇间距较大,射孔簇间的应力干扰对裂缝起裂影响微弱,各射孔簇压力分布相似。     

页岩水平井多级分段压裂物理模拟试验

为明确地应力差、排量以及压裂级数对页岩水平井分段压裂裂缝扩展的影响规律,基于真三轴水力压裂试验系统,以露头页岩试样(300 mm×300 mm×300 mm)为研究对象,结合分段压裂裂缝诱导应力检测和水力压裂试验后试件裂缝三维形态结构新方法,在最大水平应力>垂直应力>最小水平应力条件下,开展页岩露头水平井多级压裂试验研究,探究地应力差、泵注排量和压裂级数对页岩水平井分段多级压裂裂缝扩展的影响规律．研究表明：由于上覆应力低于最大水平主应力,且水平应力差（数值等于最大水平应力减去最小水平应力）不变,上覆应力的减小易导致层理缝的开启;水平应力差越大,产生的横切井筒水力裂缝扩展距离越远;小排量下净压力低,压裂液易滤失,不易产生深穿透的主裂缝;压裂级数少的缝间干扰弱,能够开启相应级数的水力裂缝;地应力状态影响着层理缝及岩样的压实,上覆应力低时,压裂液易渗入层理缝,诱导应力值较小,且较为波动．结合泵注压力曲线和诱导应力曲线能更准确地了解水力压裂裂缝扩展的过程,推进对水平井多级分段压裂裂缝扩展规律的深入研究．     

加重压裂液体系优选

通过添加盐水增加压裂液密度可以有效降低井口压力而实现深井和致密井的压裂施工。受限于溶解度,单一种类盐类的加重能力有限,而通过多种可溶性盐复配可解决溶解度受限问题。为形成具有实用价值的系列高密度压裂液体系,首先优选了稠化剂,进而研究不同配方的加重剂对稠化剂水化能力及压裂液交联体系的影响,形成基本的加重压裂液体系;随后对加重压裂液体系的流变性、破胶性能、悬砂性能等参数进行了测定,并结合市场价格等综合指标确定了不同密度压裂液的加重剂配方,形成了最高密度可达1.7 g/cm3且实际可行的高密度压裂液体系。     

现河油区低渗稠油储层压裂可行性及裂缝导流能力研究

现河油区低渗稠油储层地质储量大、动用程度低,因其储层岩性具备低渗致密砂岩和稠油疏松砂岩的双重属性,开发难度异常大。为解决此类开发难题,结合脆性指数与断裂韧性,建立模型计算该类储层的可压指数,并针对区块内已进行压裂改造的油井测算拟合,确定了可压指数的临界值,判断W152储层具备压裂可行性。同时进行低渗稠油储层条件下的裂缝导流能力评价实验,明确了裂缝在W152储层岩性条件下的导流能力,并对支撑剂、铺砂浓度等参数进行了优选,并通过灰色关联法对各因素对裂缝导流能力的影响程度进行了研究,最后通过数值模拟进行了导流能力对产能的影响,确定了施工参数对导流能力以及导流能力对产能的影响规律。