复杂人工裂缝网络系统流体流动耦合研究

为实现体积改造中复杂人工裂缝网络系统中主裂缝与分支裂缝流动最优匹配关系,根据体积改造中复杂裂缝三线性渗流模式及裂缝网络最优耦合的重要性,建立考虑裂缝网络中主、支裂缝匹配关系的数学模型。结果表明:在体积改造形成的复杂裂缝网络中,由于三线性流的存在,主、支缝中也存在非达西效应,当渗透率小于0.1mD时,主缝与支缝的非达西效应影响较小,一般小于5%;当渗透率达0.1mD以上时,随渗透率增加影响增大,考察支缝数量由10条增到200条时,对产量影响明显变强,可达50%以上.揭示主、支缝匹配关系在复杂网络系统中的真实性与重要性,为现场复杂网络压裂方案优化提供理论基础.     

用于提高低-特低渗透油气藏改造效果的缝网压裂技术

在对低孔隙度、低渗透 特低渗透砂岩油气藏压裂中,由于储层基质向裂缝的供油气能力较差,仅靠单一的压裂主缝（不管缝有多长、导流能力有多高）很难取得预期的增产效果。因此,提出了适合低孔隙度、低渗透、不含天然裂缝储层的“缝网压裂”技术。其核心思想是利用储层两个水平主应力差值与裂缝延伸净压力的关系,实现远井地带（而不仅仅局限于近井筒区域）的“缝网”效果,增加储层基质向人工裂缝供油气能力,提高压裂增产改造效果。论述了“缝网压裂”技术的适用条件、工艺设计思路及应用方法。在此基础上,对“缝网压裂”的实现途径进行了探索,包括水平井及应用“层内液体爆炸”技术等。缝网压裂技术对理论和现场施工有重要的参考价值。     

微裂缝—孔隙型碳酸盐岩气藏改建地下储气库的渗流规律

微裂缝—孔隙型碳酸盐岩气藏储层非均质性强,边底水选择性水侵,渗流规律复杂,为了提高地下储气库的建库效率,需要研究储层在改建地下储气库多周期强注强采过程中的多相流体渗流规律。在获取有代表性的裂缝发育碳酸盐岩岩心较为困难的条件下,通过对天然岩心进行剪切造缝和多轮次气水互驱实验,研究了地下储气库气水过渡带在注采过程中的多相渗流规律,分析了裂缝合气空间贡献率以及储气库含气空间动用效果。结果表明:裂缝模型的相渗曲线近似于"X"形,多次气水互驱后相渗曲线基本没有变化,基质岩心模型相渗曲线经多次气水互驱后气水两相共渗区间变窄,共渗点降低;微裂缝对储层含气空间贡献率较高,微裂缝发育储层的含气空间利用率保持在较高水平,徽裂缝不发育储层的含气空间利用率逐渐降低并趋向稳定。因此,在微裂缝—孔隙型碳酸盐岩气藏改建地下储气库过程中可以在徽裂缝不发育储层布置生产井,同时通过控制边底水运移范围降低注入气损失,从而提高地下储气库的建库效率。     

一维两相同向渗吸模型的求解方法

渗吸作用是裂缝性储层提高原油采收率的重要机理,润湿相在毛细管力、重力的作用下进入储层基质,通过同向或逆向渗吸作用置换基质内的非润湿相。基于渗吸模型的局限性,文中推导了一维两相同向渗吸模型的通式,在相对渗透率曲线和毛细管压力曲线简化的基础上进行无因次化处理,并采用差分法进行了求解,获得了饱和度前缘移动曲线。采用COMSOL软件,对上述模型进行结果验证,并与逆向渗吸模型进行了对比。结果表明:COMSOL求解结果与文中求解结果近似,同向渗吸模型饱和度前缘推进速度比逆向渗吸更快,同向渗吸效率更高,采出原油更多。在裂缝性储层、常规甚至致密储层中,如果采用体积改造,密集切割储层基质,形成裂缝网络,则可发挥同向渗吸作用,提高原油采出程度。     

高温深井裂缝性泥灰岩压裂技术

华北束鹿凹陷泥灰岩的主要特点有：①深井（4237．5m）、高温（146℃）、高压（42MPa）；②高泥质含量（占岩石的15％～22％），黏土矿物中运移矿物含量高（占黏土的54％～71％）；③水平层理异常发育，并伴随高角度缝洞；④基质特低渗（0．0087-0．022mD），可动流体饱和度特低（12．3％～18．3％）。针对泥灰岩储集层特点，提出了水力压裂技术系统：①新型的“超级”瓜尔胶体系；②不同粒径组合的高强度陶粒；③新型的小型测试压裂技术；④新型的压裂工艺参数优化及施工技术，如压裂工艺参数的多级优化技术、多裂缝控制技术等；⑤新型的压裂后放喷及排液技术。将上述技术应用于晋古13井，压裂取得了理想的效果，初步形成了泥灰岩储集层的水力压裂技术体系。图11表2参12     

用Mohr-Coulomb破坏准则预测最小水平主应力的实验方法

通过岩石力学实验，测定岩样的内聚力、摩擦系数和单轴抗压强度等岩石力学参数，可以用常规的Mohr-Coulomb破坏准则确定最小主应力。采用长庆油田、二连油田、吉林油田和四川盆地、塔里木盆地以及委内瑞拉将要进行水力压裂施工的砂岩地层的岩样，用该方法测定最小主应力，将测定结果与长源距声波测井和微压裂测定结果对比，误差一般为2～3MPa，证实这是一种经济可靠的方法。图1表1参12     

低孔低渗储集层探井低伤害压裂技术研究与应用

水力压裂有助于正确、快速评价低孔低渗储集层的特性。但这类储集层对外来液体非常敏感，如果压裂设计或施工不当容易造成伤害，将影响正确认识储集层。从最大限度地认识与评价低孔低渗储集层的角度，针对探井压裂与开发井压裂的不同，在综合分析塔里木、华北、吉林、青海、玉门及长庆等探区对探井低孔低渗储集层压裂成败的基础上，提出探井低伤害压裂技术体系：与伤害相关的室内实验与分析评价；新型低伤害压裂材料研制；低伤害压裂工艺设计技术；配套的低伤害工艺措施。该技术体系在国内重点探区的现场试验取得了理想效果，2003年对华北油田留西探区深层低丰度油藏探井路45井低孔、特低渗、低电阻率油层进行压裂试油，使该探区近年来获得首次突破。图1参12     

考虑应力敏感性和长期导流能力条件下的支撑剂优选方法

针对以往压裂支撑剂优选方法的局限性，进行了研究改进，其要点包括：长期导流能力的测试与评价分析；测试介质由原用的蒸馏水改为压裂液破胶液；研制了可考虑长期导流能力及应力敏感性的压裂井动态预测模型。研究结果表明，即使两种支撑剂的长期平均导流能力完全相同，但如初期导流能力及其随时间的下降幅度不同，则优选的结果也不同。这比以往的研究有重要改进，并会在一定程度上提高压裂的效果。     

深井超深井碳酸盐岩储层深度改造技术——以塔里木油田为例

塔里木盆地碳酸盐岩储层具有埋藏深、温度高、油气藏类型复杂、非均质性强等特点,这使得储层深度改造技术成为世界级难题。在低伤害前置液、地面交联酸、乳化酸等材料技术飞速发展的基础上,通过建立大型物理模型,并对酸蚀裂缝导流、酸岩反应动力学等酸压裂机理进行深入研究,初步形成了适应不同储层特点的具有针对性的储层多元化深度改造技术,如深度酸压技术、水力压裂技术、交联酸加砂压裂技术等。塔里木油田碳酸盐岩储层改造的成果及现场应用情况也验证了上述工艺技术的有效性。     

基于四参数随机生长模型的页岩储层应力敏感分析

页岩储层的应力敏感性是影响其后期开发效果的关键因素,从微观的角度深入认识其应力敏感机理及其影响因素对页岩气的开发具有重要意义。借助四参数随机生长模型构建了不同孔隙度和不同孔隙大小分布的岩心样本,利用弹性力学理论模拟了不同有效应力作用下各个岩心孔隙半径的分布变化及其对岩心固有渗透率的影响,深入分析了孔隙大小及其形状因子与上述两者之间的关系。结果表明,导致页岩应力敏感的直接原因是有效应力作用下孔隙面积的减小及孔隙位置的迁移。有效应力的增大使得各孔隙半径均有减小,孔隙半径的减小比例分别与孔隙初始面积和孔隙的形状因子呈正相关关系和负相关关系。在相同的孔隙度条件下,孔隙半径越均匀,平均孔隙半径越小,应力敏感性越强。有效应力的增加使得岩心固有渗透率呈指数型下降且孔隙度越小、固有渗透率越低的岩心,其应力敏感性越强,孔隙度对固有渗透率的影响大于孔隙半径均匀性的影响。