页岩气水平井缝网压裂工艺参数研究与优化

发布时间：2017-04-09 07:23

  本文关键词：页岩气水平井缝网压裂工艺参数研究与优化，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：页岩气储层的地质概况有,自生自储、超低孔隙度、超低渗透率、大面积连续成藏,气体在储层中也有多种赋存状态,一般情况下,在纳米级的孔隙中或者极微小的天然裂缝中赋存的是自由气(或游离气),在多孔介质和粘土矿表面附着的是吸附气,在沥青质和含油层中溶解的是溶解气,它的含量极少,三种气体维持着一定的动态平衡。正是由于上述储层特征,加大了页岩气的开发难度。页岩气能否成功开发,重要技术在于水力压裂这一环节。水力压裂的关键点又在于产生的人工缝使得天然缝发生了膨胀和剪切滑移,使得裂缝之间相互连通了,最后大规模的裂缝网络系统也就出现了,得到的效果是储层改造体积增大了,页岩气的产量和采收率也提高了。这就是目前主流的专门针对页岩气储层压裂的新技术——缝网压裂。缝网压裂技术主要要得到错综复杂的“网”状缝系统,系统的主干是人工主裂缝,在主干的基础上扩展形成一系列的分支缝,这些分支缝中,有的会延伸出去后,距主干一段距离之后又回到了其原始方位,有的会扩张,与主干形成一定的交角。缝网包含了两点,一是主干部分的支撑缝长达到了设计值,二是多条分支缝在主干的基础上产生了,出现了缝网。该技术主要考虑的是裂缝延伸净压力和水平主应力差值这两者之间的关联,当天然裂缝开启需要的临界压力小于前者的值时,分支缝会出现,或者当前者的大小达到一定值时,岩石本体会直接破裂,分支缝会出现,这就是缝网初步产生的机理。目前以下问题尚需进一步研究：如何有效地激活天然裂缝;哪些地质条件和施工作用能满足压裂缝网出现的条件；缝网延伸扩展机理；怎样让形成的缝网尽可能的复杂；形成的缝网导流能力的大小。所以,为了更加精准地预测压裂缝网的实际形态,对裂缝的微地震监测数据作出更加合理地解释,研究压裂缝网形成机理是很有必要的,在此基础上才能进一步地对完井方案进行优化,对压裂施工参数进行优选。页岩气藏裂缝相交机理研究部分,先总结了几种典型的裂缝相交准则,包括Blanton(布兰顿)准则、Warpinski(瓦宾斯凯)准则和Renshaw(伦肖)准则,然后根据前人建立的裂缝相交新模型,分别对天然裂缝张开前和天然裂缝张开后的共4种模型进行了计算分析,这四种模型包含了人工缝与天然缝相交后可能出现的各种情况,包括后者发生剪切破裂、前者直接穿过后者、后者张开后前者直接穿过后者、前者从后者端部起裂。通过查阅大量的相关文献,总结了页岩气压裂缝网形成的条件,包括地质条件和施工作用影响两个方面,其中地质条件包括含气页岩的矿物组成及力学性质、天然裂缝系统及层理、地应力的影响,施工作用影响包含净压力、压裂液排量和流体粘度的影响。页岩气缝网压裂施工参数优化研究部分,先根据某一区块的地质条件和岩石力学特性进行了该区块的可压性条件综合分析,再根据射孔设计结果和优化的裂缝参数结果分别优化了施工规模、排量、压裂液粘度、前置液比和砂比等,最后利用Meyer软件的MShale模块对一口页岩气井进行了压裂设计模拟。
【关键词】：页岩气藏 人工裂缝 天然裂缝 缝网压裂 施工参数
【学位授予单位】：长江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TE377
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-9
• 第1章 绪论9-14
• 1.1 研究目的和意义9-10
• 1.2 国内外研究概况10-12
• 1.3 研究内容与技术路线12-14
• 第2章 页岩气藏裂缝相交机理14-35
• 2.1 几种典型的裂缝相交准则分析15-17
• 2.2 裂缝相交模型17-23
• 2.3 计算结果分析23-35
• 第3章 压裂缝网形成的地质条件分析35-43
• 3.1 含气页岩的矿物组成及力学性质35-38
• 3.2 天然裂缝系统及层理38-40
• 3.3 地应力40-43
• 第4章 缝网压裂施工参数优化研究43-74
• 4.1 施工作用对缝网压裂的影响43-47
• 4.2 方案设计依据47-53
• 4.3 单因素分析53-61
• 4.4 多因素正交分析61-63
• 4.5 实例设计63-74
• 第5章 结论74-75
• 致谢75-76
• 参考文献76-79
• 个人简介79-80

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