定向井压裂裂缝三维扩展形态的可视化仿真

在石油定向井压裂过程中,井筒附近的水力裂缝的三维扩展往往存在转向及扭曲等复杂形态,容易引起一系列施工问题.由于目前条件的限制,裂缝形态大多以图表数据来展示,使得人们很难对裂缝的三维形态产生形象的直观认识.为了解决定向井三维裂缝扩展形态复杂难以可视化的问题,深入研究了井筒附近裂缝空间转向模型,并进一步将定向井裂缝延伸模型的适用范围扩展到了任意的井斜、方位及射孔方位下.同时,对可视化平台软件进行二次开发,使得建立的定向井裂缝扩展模型能在仿真界面上显示出来.仿真结果表明,裂缝扩展的建模思路和仿真方法能够取得很好的可视化效果.     

天然气水合物试样制备及力学性质研究进展

天然气水合物是天然气与水在低温高压条件下形成的笼形物。天然气水合物储量丰富,是人类理想的潜在替代能源,被认为是21世纪具有商业开发前景的战略资源。分析了国内外水合物实验装置设计及相应的实验研究内容,重点介绍了我国天然气水合物试样制备研究现状及取得的成果。     

煤层气井水力压裂“T”型缝延伸模型的建立及应用

与常规储层不同,煤层压裂裂缝形态复杂多样,其中“T”型缝是典型代表之一。为准确模拟“T”型缝延伸,满足实际压裂设计需要,通过建立数学模型、控制流量、单因素分析等方法对煤层复杂缝中的“T”型缝进行了研究,进而得到煤层压裂“T”型缝延伸规律。通过对PKN模型和Penny模型组合提出了“T”型缝的简化模型,并将多层压裂的流量分配思想应用于“T”型缝中的流量控制。通过实例模拟计算了“T”型缝中各部分的尺寸,在此基础上分析了施工时间、排量及压裂液黏度对“T”型缝系统中各部分几何尺寸的影响规律。研究表明,通过优化施工参数可获取理想尺寸的“T”型裂缝。     

新型低密度高强度水力压裂支撑剂的研制

在油气田水力压裂中使用性能优异的低密度陶粒支撑剂,不仅可以解决支撑剂在裂缝内输送过程中的沉降问题,提高有效支撑裂缝的长度和导流能力,而且能够降低对压裂流体性能的要求,减小施工泵送功率,降低施工风险。以低品位铝矾土（A1₂O₃含量低于70%）和工业废弃物粉煤灰为主要原料,配以特殊辅料,按照一定比例混合粉磨、经制粒成球及高温煅烧等特殊工艺处理,研制出低密度高强度陶粒支撑剂,制备的粒径为0.45~0.9 mm样品体积密度为1.40~1.55 g/cm3,视密度为2.75 g/cm3左右,在52 MPa闭合压力下破碎率低于5.0%,性能优异,在低渗致密油气田和页岩气增产开发中具有广阔的应用前景。      

页岩气藏三孔双渗模型的渗流机理

为了掌握页岩气储层气体复杂流动的规律,从而高效开发页岩气藏,对页岩气渗流机理进行了研究。借鉴适用于非常规煤层气藏双重孔隙介质模型和考虑溶洞情况的三重孔隙介质模型,基于页岩气储层特征和成藏机理,提出了页岩气藏三孔双渗介质模型;研究了页岩气解析扩散渗流规律,提出考虑储层流体重力和毛细管力影响的渗流微分方程;并利用数值模拟软件对页岩气产能进行了预测。结果表明：基质渗透率和裂缝导流能力是页岩气开采的主控因素,只有对储层进行大规模压裂改造,形成连通性较强的裂缝网络后才能获得理想的页岩气产量和采收率。     

复杂工况整体压裂优化软件研发及应用

为解决低渗透油藏各种复杂整体压裂工况模拟难度大等难题,以理论模型为基础,从有限元求解源程序研发、新型压裂模拟单元选取、复杂几何模型构建及网格剖分等方面,对渗透率各向异性低渗透油藏任意转角整体压裂优化软件研发思路及实现方法进行了阐述。结合大庆油田苏301及葡31等低渗区块油藏资料,对五点线性注水井网工况进行了整体压裂产能模拟,优化人工裂缝长度为110 m,导流能力为25μm2.cm,井网排距为100 m。研究表明,油藏启动压力梯度是影响采出程度的重要因素,当油藏启动压力梯度显著时,应合理优化井网排距以建立有效的压力驱替体系。     

水平井压裂裂缝起裂及延伸规律模拟实验研究

应用水平井多级压裂技术对油气储层进行体积压裂缝网改造,已经广泛应用于非常规油气资源开采中,但较少研究水平井井筒走向与地应力方位的关系对压裂裂缝起裂及延伸的影响,以及主应力差对裂缝复杂程度的影响等问题研究。根据现场水平井压裂施工要求,通过物模压裂实验模拟了低孔低渗砂泥岩地层水平井在裸眼完井与套管射孔完井2种完井方式下,主应力差为10MPa和4MPa,水平井井筒方位角分别为0、30、45、60、90°时的裂缝起裂和延伸规律。结果表明：主应力差对裂缝起裂影响很大,应力差越小起裂压力越高,裂缝起裂和延伸越复杂;裂缝沿井筒轴向起裂,在井筒两端裂缝最终转向垂直于最小水平主应力方向延伸;水平段井筒沿最小水平主应力方向时,压裂能够形成横断缝。该研究对理解不同方位角的水平井压裂裂缝的起裂及裂缝延伸规律具有重要意义。     

钻井工程技术中存在的问题及提高钻井效率的对策

钻井效率的高低,主要取决于钻井工程技术水平的高低。但是就当前来看,在钻井工程技术中还存在一定的问题和不足。从从技术和管理两个方面,就如何促进钻井效率的提升提出了几点对策。     

煤岩裂缝分形及对压裂滤失的影响

煤岩裂缝对压裂液滤失的影响十分重要,煤层内部存在大量不规则的天然裂缝,常规的裂缝描述方法已不适用.根据煤岩裂缝分布形态与裂缝密度的显著分形特征,采用分形维数的方法研究裂缝的分布和密度.通过实验分析了应力敏感性对渗透率的影响,计算了应力敏感性条件下的压裂液滤失系数,探讨了裂缝分形维数与压裂液综合滤失系数的关系.研究结果表明:有效应力减小,渗透率和压裂液综合滤失系数均增加;分形维数增大,裂缝分布越密集,复杂程度越高,压裂液综合滤失系数呈显著的指数递增趋势.     

侧钻井钻完井一体化工程可行性探讨

某低孔低渗-特低渗气藏深层进行了2轮次的勘探,虽发现了高产井,但后期展开勘探未能规模突破;钻遇的深部硬脆性泥岩和火成岩地层井壁稳定性差,出现坍塌、掉块、漏失等复杂井下事故;储层试油、压裂改造效果不理想,发现和解放油气藏是面临的难题。提出在老井眼上进行开窗侧钻,尽可能保护储层高效开发的钻完井兼顾储层改造一体化工程设计思路。利用测井资料预测了储层出砂可能性及出砂临界压差,结合完井风险评估和储层改造要求,确定了侧钻井采用复合完井方式较好;进行了侧钻井地层三压力剖面预测,地层坍塌压力大于孔隙压力,实施欠平衡钻井易造成井壁坍塌;提出目的层进行储层专打的思路,论证了液相精细控压钻井优于气体欠平衡钻井,并配套了储层保护的液相钻井液体系。储层改造建议下部地层采用裸眼笼统压裂, 压裂后产能预测达到了增产改造目的。