径向井排引导水力压裂裂缝扩展机理研究

为探究径向井排系统对裂缝的影响,明确水力裂缝的扩展规律,利用扩展有限元理论建立了流固耦合三维裂缝扩展模型,模拟了受径向井排引导的水力裂缝扩展过程。重点分析了3种影响因素（径向井排方位角、水平地应力差、径向井孔径）对水力裂缝的引导机理。首次提出了引导因子的概念,并将其作为有效评价径向井排引导效果的量化参数。研究发现,径向井方位角、水平地应力差、径向井井径会对水力裂缝的引导效果产生影响：较小的径向井方位角、水平地应力差以及较大的井径都使径向井排具有较强的引导能力和较好的引导效果,反之亦然。同时,较大井径对增加水力裂缝宽度有明显作用。最后,利用大尺寸真三轴水力压裂模拟试验证实了数值模拟结果具有一定的准确性。     

基于压裂效果评价的页岩气井井距优化研究

针对页岩气藏最优井距很大程度上受限于压裂效果后评估的问题,开展了多段压裂水平井改造参数解释研究,并在此基础上开展井距优化。通过建立的渗流数学模型明确页岩气井生产时地层中存在的流态,形成基于线性流识别和特征线诊断技术的压裂参数解释方法,并对参数解释的不确定性进行了分析论证。之后通过定义百米地层累产气进行均匀压裂情况下井距优化。研究表明,地层进入边界控制流后能准确确定裂缝半长,且不影响气井的产能预测;井距的决定性因素是裂缝半长,二者之间的比例关系受SRV内外区相对物性和裂缝导流能力的影响,据此可指导现场井距优化及开发技术政策制定。     

基于灰色模糊聚类的压裂水平井见水层段判识方法

目前水平井机械找水主要通过井下开关控制逐段生产找水,随着水平井改造段数逐年增加,造成找水测试周期较长,需要将可能见水的射孔段组合进行找水.由于水平井对应注水井多、微裂缝发育造成缝网关系复杂以及超低渗透储层非均质性强,导致来水方向及井筒见水位置判识难度大.以已完成找水措施的水平井各射孔段油藏参数和改造参数为基础,采用灰色关联法对参数优选,并对优选参数进行模糊聚类分析,将聚类结果应用于新见水水平井的出水位置预判,形成一种多段压裂水平井见水层段的辅助判识方法,可将见水层段优化组合,达到缩短水平井找水周期的目的.     

爆燃压裂技术对水泥试样致裂实验研究

为模拟爆燃压裂技术的破岩效果和裂缝形态,进行了水泥试样致裂实验。制作了含有模拟射孔孔眼的ϕ244.5 mm套管,外维为ϕ1 600 mm×1 000 mm的水泥试样9组,并采用现场常用的航天复合推进剂和军工双基药进行实验。在实验基础上,与层内爆炸技术和重复强电冲击波技术进行储层致裂机理对比分析。研究表明,爆燃压裂技术对9组水泥试样具有100%致裂效果,裂缝条数在2~4条,裂缝缝宽在厘米级,且水泥试样的顶部缝宽要大于中部。随着火药用量减少,井筒内峰值压力减小,岩石裂缝条数减少,裂缝宽度减小。其造缝机理和形态有别于使用炸药的层内爆炸技术和使用脉冲功率负载及含能材料的可重复强电冲击波技术。     

复杂裂缝中CO_2流体携砂规律的数值模拟

基于计算流体力学(CFD)方法,建立了适用于模拟CO_2流体和支撑剂两相流动规律的固液两相流数学模型,并利用有限体积法进行求解,分析了泵注速度、砂比、支撑剂密度和粒径以及裂缝复杂程度对支撑剂在复杂裂缝中运移规律的影响。结果表明:支撑剂流入分支缝的方式主要包括主裂缝在分支缝缝口处形成砂堤后依靠重力作用滚入二级缝中,或是依靠携砂液的流速携带至分支缝内;泵注速度、支撑剂目数与平衡高度呈负相关,且泵注速度与平衡时间呈负相关、支撑剂目数与平衡时间呈正相关;砂比、支撑剂密度与平衡高度呈正相关,与平衡时间呈负相关;裂缝的级数越多,达到平衡所需要的时间越长,复杂裂缝中支撑剂在各分支缝节点处出现转向运移,且主要沉降在离主裂缝较近的二级缝中;由于三级缝较窄,进入三级缝深部的支撑剂量较少,且各分支缝中的砂堤高度小于主裂缝中的砂堤高度。     

页岩气水平井重复压裂关键技术进展及启示

由于页岩气水平井初始增产措施的种种不利因素,产量达不到预期,加之目前低迷的油价背景,页岩气水平井重复压裂技术越来越受到页岩气资源开发的关注。随着压裂技术的不断发展,许多页岩气区块已经成功实施了这一技术,以提高生产率,并增加页岩气井的最终采收率。综述了页岩气水平井重复压裂优化选井的程序,并讨论了关键工艺技术和监测分析技术,最后,结合目前不同技术的研究现状,对今后页岩气水平井重复压裂技术的研究方向进行了展望,提出了结合“大数据”技术选井、套损变形井柔性修复、基于损伤力学的裂缝监测以及新型材料的压裂液和支撑剂等技术攻关的建议。中国页岩气资源潜力巨大,加速形成适合中国页岩气水平井重复压裂配套技术,会对未来中国页岩气商业开发起到促进作用。     

页岩气储层充填天然裂缝渗透率特征实验研究

为了解页岩储层充填天然裂缝开启前、后的渗透率特征,利用四川盆地充填裂缝的不同页岩,结合裂缝面形貌测试,实验对比分析了天然裂缝原位闭合、剪切错位及酸处理后的渗透率特征。实验结果表明:混合充填裂缝矿物颗粒大,硬度高,渗透率应力敏感程度低于方解石充填裂缝。当剪切裂缝错位位移大于0.15mm时,渗透率大小主要受控于裂缝断面整体粗糙度。当错位位移小于0.15 mm时,充填矿物颗粒类型、大小控制的小尺度形貌更起决定作用。酸液溶蚀胶结物形成不整合面,大幅度提高裂缝导流能力,但也需要考虑酸液弱化页岩强度以及颗粒运移而产生的不利影响。     

ICP-AES法测定压裂返排液中镧系示踪剂的影响因素研究

采用ICP-AES法通过逐级稀释确定了镧系金属元素的检出限,并研究了不同金属阳离子和有机物对镧系金属元素测定的影响,提出分别采用基体匹配和硝酸-双氧水半干式消解法消除二者的影响。研究结果表明:镧系金属元素La、Ce、Pr和Nd的检测下限分别为0.025、0.010、0.050和0.050 mg/L;Na+、Ca2+、Mg2+和有机物都会大大影响镧系金属元素的测定结果,通过使用模拟油田污水建立标准曲线,可有效降低测量金属阳离子产生的误差,硝酸-双氧水半干式消解法可有效消除有机物对测定的影响。通过加标回收实验得出此方法的加标回收率在89%~106%之间,满足压裂示踪剂的定量测定要求。     

支撑剂在复杂缝网中的沉降运移规律研究

为研究体积压裂过程中支撑剂在复杂缝网中的沉降运移规律,以离散化缝网模型为基础,应用复杂缝网模拟实验装置对6种结构缝网进行支撑剂沉降运移规律实验。结果表明:距井筒较近的节点,主裂缝砂堤形态垂直高度上出现突变现象,而较远节点,未出现突变现象;不同结构缝网,支撑剂在主裂缝中运移距离大小依次为:一型结构缝网、T型结构缝网、H型结构缝网、TF型结构缝网、双T型结构缝网、十型结构缝网;距离井筒较近的次生裂缝中,砂堤形成过程是携砂液携砂作用和支撑剂重力共同作用的结果,而距离较远的次生裂缝中砂堤形成过程中支撑剂的自身重力起主要作用。