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。     

低渗透砂岩气层岩心润湿性改善实验

低渗透砂岩气层容易受到水锁伤害,从而降低该类储层的开发效果.砂岩储层一般带有负电荷,阴离子表面活性剂溶液能够降低吸附伤害,为了研究该类液体对低渗透砂岩储层岩心润湿性改善情况,设计了一套实验流程及实验方法.首先注入地层水,分析气层岩心水锁伤害程度,然后选择不同浓度阴离子表面活性剂溶液,进行岩心润湿性实验研究,通过测量注入前后岩心含水饱和度及渗透率,分析气层岩心水锁改善情况.实验结果显示,随着阴离子表面活性剂溶液浓度增加,实验岩心原始含水饱和度降低,基质渗透率增大,有效地改善了气层岩心润湿性.综合考虑成本影响,选择阴离子表面活性剂溶液质量分数为3%.实验过程也证明,设计实验流程及方法简捷、操作性强.     

多层合采油藏分层测试新方法可行性分析

实时井下温度和压力传感器目前已经成为国外许多陆上和海上油田智能完井的必要组成部分,成为进行动态油藏监测的重要手段之一。针对井下传感器这一新型井下测量工具的广泛应用,提出了一种针对多层油藏分层属性测试的新方法,即应用井下温度传感器代替传统的分层测试中的流量计,用实时温度测量代替反复多次的生产测井作业。针对新提出的测试方法建立了井筒—油藏耦合的数学模型,并应用数学模型探讨了该方法的可行性。通过对不同分层伤害表皮系数和分层渗透率分布的计算和分析,发现多层油藏中井筒流体的温度主要受2大机理控制:一是各产层之间的渗透率差异,这种差异主要影响各产层间的流量分配;二是产层中由于地层伤害引起的压力梯度差异,基于焦耳—汤姆森效应,近井地带的压力梯度变化会引起明显的温度变化,这种温度变化将对确定各产层地层伤害情况起决定性作用。研究认为,井筒流体的瞬态温度变化对多层油藏的分层属性差异很敏感,该方法是具有研究可行性的,并且其对于中国陆上和海上油田采用井下温度和压力传感器及进一步进行智能井完井具有很好的推动作用。     

碳酸盐岩油藏非均质性对蚓孔扩展的影响

在碳酸盐岩油藏的酸化过程中,酸蚀溶解形态对酸化效果影响很大,缝洞型碳酸盐岩油藏孔洞和裂缝的存在影响酸液的流动轨迹,进而影响酸蚀溶解形态。通过1种基于双重尺度(达西尺度和孔隙尺度)的径向蚓孔扩展模型对此问题进行了研究。结果表明,存在1个形成蚓孔的最优注入速度,此时的酸液用量最少且酸化后的蚓孔具有足够大的导流能力;对于缝洞型碳酸盐岩油藏,酸液易于进入孔洞和裂缝区域,从而绕过致密区域;对于一定的模拟区域和网格划分,随着油管半径的增加,形成蚓孔所需的最优注入速度增加。     

裂缝充填模拟试验装置的研制

鉴于常规裂缝导流仪无法有效开展如压裂充填防砂、防支撑剂回流和压裂液在裂缝条件下的破胶过程以及对导流能力的伤害等试验研究问题,研制了裂缝充填模拟试验装置。该装置通过铺置岩板和支撑剂,可以针对不同闭合压力、温度、流体、流速、射孔孔径和孔密,更加全面准确地模拟地层内裂缝前端和两侧壁面的流体渗流、地层砂侵入,支撑剂回流状况,基于出砂量、裂缝导流能力、裂缝缝宽变化或支撑剂回流量等测试结果,可全面地评价优化支撑剂的嵌入程度、防砂和防支撑剂回流效果及裂缝充填层的伤害等指标。该装置为水力压裂中各种参数的优化评价构建了一个合理而有效的平台。     

不同粒径支撑剂组合比例对支撑剂回流及缝内分布影响研究

针对压裂施工后压裂液返排时裂缝内支撑剂的运动特性建立数学模型,模拟不同粒径支撑剂组合时裂缝内压裂液返排及支撑剂的回流过程,通过模拟计算掌握了不同粒径支撑剂组合比例对支撑剂回流量及支撑剂在裂缝内分布的影响规律。研究结果表明随中粒径支撑剂所占比例增加,支撑剂回流量逐渐增加,但裂缝内支撑剂分布状况逐渐变好,综合考虑支撑剂回流量及裂缝内分布状况,中粒径支撑剂在大、中、小三种粒径支撑剂组合中比例不应低于1：10：1。     

塔河油田碳酸盐岩储层水力压裂选井选层定量研究

塔河油田碳酸盐岩储层水力压裂工艺起步较晚,选井选层工作还处于定性阶段。从储层地质条件出发,以酸压井的地质动静态资料为基础,利用人工神经网络原理建立的人工智能专家系统,对影响储层改造效果的地质因素进行数据处理和分析,实现了选井选层的定量研究。研究了提高神经网络泛化能力的方法,利用筛选出的数据对网络结构进行训练和测试,应用结果表明,优选出的神经网络预测结果与实际符合率为87.50%,能够满足工程需要,该方法能够快速、准确地进行水力压裂选井选层。     

用分形理论研究孔隙结构的对数正态分布

应用分形几何的原理,根据储集层岩石孔隙分布和毛细管压力曲线的分形几何模型,建立了孔隙大小分布概率密度函数的分形表征方法。根据毛管压力曲线资料,用该方法计算了孔隙结构的分形维数,进而计算了孔隙结构的概率密度分布函数,使孔隙大小的分布规律从传统的定性描述转变为定量化计算。计算结果表明,用分形理论计算孔隙大小分布的概率密度函数及其变化规律不仅简单易行,而且精度很高。     

裂缝性火山岩储气层测试压裂诊断特征参数研究与应用

针对天然裂缝发育及局部构造变化大导致压裂中出现高滤失、高停泵压力梯度以及近井高摩阻等疑难问题,以大庆徐家围子深部火山岩储气层为例,在国内首次运用测试压裂解释技术,评价了火山岩储气层的定量特征参数,奠定了裂缝性火山岩储气层压裂控制措施研究与应用的基础.经过在大庆火山岩储层应用,压裂施工成功率得到大幅度提高,增产效果显著,对提高水力压裂技术在裂缝性储层应用具有重要意义.     

薄互层型页岩油储集层水力裂缝形态与支撑剂分布特征

选用准噶尔盆地吉木萨尔凹陷二叠系芦草沟组页岩油储集层井下岩心制备薄互层状页岩岩样,开展小尺度真三轴携砂压裂实验,结合高精度CT扫描数字岩心模型重构技术,研究了薄互层型页岩油储集层水力裂缝形态与支撑剂分布特征。研究表明：薄互层型页岩油储集层中近井筒处层间岩石力学差异及界面对缝高的延伸无明显遮挡作用,但对缝高方向上缝宽的分布有显著影响,水力裂缝趋于以“阶梯”形式穿层扩展,在界面偏折处缝宽较窄,阻碍支撑剂垂向运移,穿层有效性差;如泥页岩纹层发育,则易于形成“丰”或“井”字形裂缝。射孔层段岩石强度大,破裂压力高,则主缝起裂充分,缝宽较大,整体加砂较好;射孔层段强度低且纹层较为发育,则压裂液滤失量较大,破裂压力较低,主缝起裂不充分,缝宽较窄,易出现砂堵。支撑剂主要铺置在射孔层段附近缝宽较大的人工裂缝的主缝内,分支缝、邻层缝、开启的纹层缝内仅含有少量（或不含）支撑剂,整体上支撑剂铺置范围有限;支撑剂可进入裂缝的极限宽度约为支撑剂粒径的2.7倍。