非均匀应力场影响下的裂缝扩展模拟及投球暂堵优化
发布时间：2020-12-13 01:51
水平井投球暂堵是实现致密油气藏压裂段均匀改造的关键技术,但目前针对压裂施工中实施不同投球暂堵工艺措施后多簇裂缝扩展形态的研究成果却较少,致使现场投球暂堵工艺措施的制订缺少相关的理论支撑,影响了该工艺在压裂施工现场的应用效果。为此,基于边界元方法建立了水平井"井筒—孔眼—裂缝扩展"全耦合模型,提出了暂堵球分配的计算方法,进而模拟在初始非均匀应力场条件下进行段内暂堵转向时暂堵球的投球数量、投球时机、投球次数及其对多簇裂缝扩展的影响。研究结果表明:(1)压裂过程中,射孔孔眼摩阻的限流作用会平衡诱导应力干扰带来的进液量差异,使得各簇裂缝中流体流动受到的阻力差距缩小;(2)当考虑初始应力场非均匀分布的影响后,各簇裂缝进液量发生明显的变化,高应力区域甚至出现不进液的无效射孔簇,而实施投球后,无效射孔簇会产生新的裂缝;(3)当初始最小水平主应力差(?σ_h)超过3 MPa时,在施工中期适当增加投球数量(大于单段总射孔数的一半),或者在中前期进行投球暂堵(包括在中前期分批次投球),有利于降低各簇裂缝的非均匀扩展程度;(4)当初始?σ_h低于2MPa时,应减少投球数量或在施工中后期投球,否则会加剧各簇裂...
【文章来源】：天然气工业. 2020年03期 北大核心
【文章页数】：10 页
【部分图文】：
Nb、?σh对Sd影响结果图
忽略缝内流体向基质的滤失，假设水平井各段压裂时每簇射孔仅产生一条水力裂缝，裂缝扩展满足线弹性断裂准则。由于国内非常规油气储层水平地应力差均较大，多簇裂缝在扩展过程中发生偏转的现象受到抑制[10]，因此，可以将压裂缝假设为平直裂缝。各簇裂缝的延伸受到缝间应力干扰、射孔参数和地应力等因素的综合影响，各簇裂缝中压裂液分流量发生动态变化。同时，由于井筒摩阻系数相对于射孔孔眼及缝内摩阻系数较小，可以忽略井筒沿程阻力损失的影响[9-11]。由于压裂现场所用暂堵球直径均大于射孔孔眼直径，假设一个暂堵球可以完全封堵一个孔眼[14-16]。在注入压裂液时投入暂堵球，根据暂堵球数量与流量分配来重新确定各簇射孔数量，从而来模拟暂堵球的封堵效果，如图1所示。1.2 模型建立
借鉴北美页岩油气的开发经验，密切割压裂+投球暂堵工艺试验已在涪陵、威荣等页岩气区块大力开展。为此，以单段6簇（HF1、HF2、HF3、HF4、HF5、HF6）密切割压裂为研究对象，压裂段长度为90 m，射孔簇区域居中设置，且簇间距为10 m，如图2所示。由于沿水平井筒的地应力分布对压裂段内各簇裂缝的起裂与扩展具有重要影响[9-11]，为了研究非均匀应力条件下的多簇裂缝扩展行为，设置段内最小水平主应力沿水平井筒方向线性增加。在压裂过程中，通过加入不同数量的暂堵球来调整各簇裂缝中流量的分配，模拟参数如表1所示。2.1 平面应力非均匀性
【参考文献】：
期刊论文
[1]页岩气藏“井工厂”模式下水平井裂缝分布优化[J]. 段永刚,张泰来,魏明强,任科屹,周铜,伍梓健. 油气藏评价与开发. 2019(06)
[2]水平井分段压裂平面三维多裂缝扩展模型求解算法[J]. 陈铭,张士诚,胥云,马新仿,邹雨时. 石油勘探与开发. 2020(01)
[3]四川盆地威荣区块深层页岩气水平井压裂改造工艺[J]. 曹学军,王明贵,康杰,王绍红,梁莹. 天然气工业. 2019(07)
[4]水平井多簇压裂裂缝的竞争扩展与控制[J]. 周彤,张士诚,陈铭,黄志文. 中国科学:技术科学. 2019(04)
[5]体积改造技术理论研究进展与发展方向[J]. 胥云,雷群,陈铭,吴奇,杨能宇,翁定为,李德旗,蒋豪. 石油勘探与开发. 2018(05)
[6]页岩气水平井套管变形影响段分段压裂工艺研究及现场试验[J]. 廖仕孟,桑宇,宋毅,曾波,刘望,杨蕾. 天然气工业. 2017(07)
[7]水平井分段多簇压裂模拟分析及射孔优化[J]. 赵金洲,陈曦宇,李勇明,付斌,许文俊. 石油勘探与开发. 2017(01)
[8]水平井多裂缝同步扩展数值模拟[J]. 曾青冬,姚军. 石油学报. 2015(12)
[9]水平井分段多簇压裂缝间干扰影响分析[J]. 赵金洲,陈曦宇,刘长宇,李勇明,李晖,曹学军. 天然气地球科学. 2015(03)
[10]增产改造理念的重大变革——体积改造技术概论[J]. 吴奇,胥云,王腾飞,王晓泉. 天然气工业. 2011(04)
本文编号：2913667
【文章来源】：天然气工业. 2020年03期 北大核心
【文章页数】：10 页
【部分图文】：
Nb、?σh对Sd影响结果图
忽略缝内流体向基质的滤失，假设水平井各段压裂时每簇射孔仅产生一条水力裂缝，裂缝扩展满足线弹性断裂准则。由于国内非常规油气储层水平地应力差均较大，多簇裂缝在扩展过程中发生偏转的现象受到抑制[10]，因此，可以将压裂缝假设为平直裂缝。各簇裂缝的延伸受到缝间应力干扰、射孔参数和地应力等因素的综合影响，各簇裂缝中压裂液分流量发生动态变化。同时，由于井筒摩阻系数相对于射孔孔眼及缝内摩阻系数较小，可以忽略井筒沿程阻力损失的影响[9-11]。由于压裂现场所用暂堵球直径均大于射孔孔眼直径，假设一个暂堵球可以完全封堵一个孔眼[14-16]。在注入压裂液时投入暂堵球，根据暂堵球数量与流量分配来重新确定各簇射孔数量，从而来模拟暂堵球的封堵效果，如图1所示。1.2 模型建立
借鉴北美页岩油气的开发经验，密切割压裂+投球暂堵工艺试验已在涪陵、威荣等页岩气区块大力开展。为此，以单段6簇（HF1、HF2、HF3、HF4、HF5、HF6）密切割压裂为研究对象，压裂段长度为90 m，射孔簇区域居中设置，且簇间距为10 m，如图2所示。由于沿水平井筒的地应力分布对压裂段内各簇裂缝的起裂与扩展具有重要影响[9-11]，为了研究非均匀应力条件下的多簇裂缝扩展行为，设置段内最小水平主应力沿水平井筒方向线性增加。在压裂过程中，通过加入不同数量的暂堵球来调整各簇裂缝中流量的分配，模拟参数如表1所示。2.1 平面应力非均匀性
【参考文献】：
期刊论文
[1]页岩气藏“井工厂”模式下水平井裂缝分布优化[J]. 段永刚,张泰来,魏明强,任科屹,周铜,伍梓健. 油气藏评价与开发. 2019(06)
[2]水平井分段压裂平面三维多裂缝扩展模型求解算法[J]. 陈铭,张士诚,胥云,马新仿,邹雨时. 石油勘探与开发. 2020(01)
[3]四川盆地威荣区块深层页岩气水平井压裂改造工艺[J]. 曹学军,王明贵,康杰,王绍红,梁莹. 天然气工业. 2019(07)
[4]水平井多簇压裂裂缝的竞争扩展与控制[J]. 周彤,张士诚,陈铭,黄志文. 中国科学:技术科学. 2019(04)
[5]体积改造技术理论研究进展与发展方向[J]. 胥云,雷群,陈铭,吴奇,杨能宇,翁定为,李德旗,蒋豪. 石油勘探与开发. 2018(05)
[6]页岩气水平井套管变形影响段分段压裂工艺研究及现场试验[J]. 廖仕孟,桑宇,宋毅,曾波,刘望,杨蕾. 天然气工业. 2017(07)
[7]水平井分段多簇压裂模拟分析及射孔优化[J]. 赵金洲,陈曦宇,李勇明,付斌,许文俊. 石油勘探与开发. 2017(01)
[8]水平井多裂缝同步扩展数值模拟[J]. 曾青冬,姚军. 石油学报. 2015(12)
[9]水平井分段多簇压裂缝间干扰影响分析[J]. 赵金洲,陈曦宇,刘长宇,李勇明,李晖,曹学军. 天然气地球科学. 2015(03)
[10]增产改造理念的重大变革——体积改造技术概论[J]. 吴奇,胥云,王腾飞,王晓泉. 天然气工业. 2011(04)
本文编号：2913667
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