水力喷射压裂孔内压力分布研究

水力喷射压裂工艺是集水力射孔和压裂一体的新型油田增产技术。在室内实验基础上， 运用流体力学计算方法， 对水力喷射压裂孔道内压力场进行计算， 得到了井下水力射流在地层孔道内的压力及速度分布， 揭示了喷嘴空间位置、 喷嘴数量、 孔道形状、 喷嘴压降和喷嘴直径对孔道压力的影响规律。结果表明：高速射流之间具有很强的独立性， 喷嘴空间位置和喷嘴数量不会影响孔道内压力； 水力射流在不同形状孔道内产生的压力相同； 孔道压力随喷嘴压降和喷嘴直径的增大而增加。     

水力压裂裂缝形态与缝内压力分布

首先根据岩石断裂力学理论证明了水力压裂裂缝具有与缝内压力分布无关的椭圆形自相似扩展特征,在此基础上,结合断裂力学与流体力学给出了水力压裂裂缝内压力分布的近似解析解。     

酸处理降低地层破裂压力的计算分析

针对超深储层的破裂压力很高，对压裂施工设备的功率和承载能力要求更高，在施工安全上存在一定隐患的实际，研究了超深储层的破裂压力模型以及利用岩石力学性质的酸敏性，采取酸化预处理降低地层破裂压力，建立了射孔井筒破裂压力预测模型，分析了酸化预处理降低地层破裂压力机理。利用西部某深层气藏岩样室内酸处理前后岩石弹性模量、泊松比和岩石抗压强度变化结果，计算了该气藏酸处理前后的破裂压力，结果表明酸预处理后破裂压力大幅下降，对降低压裂施工压力有重要作用。为在现有工程条件和技术条件下，准确预测破裂压力和施工压力、合理选用施工设备、降低储层改造的工程风险提供了方法。     

压裂水平井产能影响因素的实验研究

压裂缝改变了水平井周围的渗流场，是影响压裂水平井产能的主要因素，压裂前需研究裂缝参数对压裂水平井产能的影响趋势。利用电模拟实验研究了水平井筒与压裂缝成不同夹角的压裂水平井的等压线分布特点及压裂缝各参数对压裂水平井产能的影响。结果表明：夹角改变了压裂水平井等压线的形状，等压线因夹角而发生了扭转，随夹角增大相同压力的等压线所控制的泄流面积增加，且产能随夹角α的增大而增大，与sinα成明显的线性关系；在具体的油藏地质条件下，存在裂缝夹角、裂缝数、裂缝长度、水平井筒长度及裂缝间距的最优匹配关系。电模拟实验结果为压裂水平井的施工设计和其产能预测提供了理论依据。     

裸眼完井下的大位移井裂缝起裂研究

随着大位移井数量的增加,大位移井压裂逐渐成为油气藏的一种重要增产技术手段。大位移井水力压裂裂缝起裂与直井、普通定向井有显著差别,其起裂模式不仅与井眼轨迹(井斜角、方位角等) 有关,而且还与地应力方位密切相关。以往的斜井裂缝起裂模式已经不能满足大位移井压裂设计的需要。考虑作业条件、压裂液渗滤效应和孔隙压力的影响,建立了大位移井井筒周围应力场分布模型,提出了裂缝起裂压力和起裂方位预测模型,并分析了不同构造应力范围对大位移井压裂裂缝起裂的影响。计算结果表明,建立的模型完全适用于大位移井压裂设计的需要。     

水平井分段多簇压裂缝间干扰研究

水平井分段多簇压裂在现场得到了广泛运用，其压裂过程中普遍存在缝间干扰现象。缝间干扰有助于形成复 杂裂缝网络以提高储层导流能力，但是也会导致起裂困难，甚至形成砂堵。因此有必要对分段多簇压裂的缝间干扰问 题进行研究。对此，基于弹性力学建立了分析多簇裂缝诱导应力的数学模型，从起裂压力、裂缝宽度、簇间距等多方面 研究了缝间干扰对水平井分段多簇压裂施工的影响。模拟结果显示，诱导应力会导致起裂压力升高、裂缝变窄，严重 时将造成压裂施工失败。通过进行分析，给出了起裂过程及延伸过程中缝间干扰的影响关系。分析认为，利用缝间干 扰提高改造体积时应当控制簇间距防止对压裂施工造成负面影响。研究结论对优化水平井分段多簇压裂设计具有指 导意义。     

钻孔间距对岩石静态破碎效果影响的数值模拟研究

运用岩石破裂系统RFPA~(2D),基于静态破碎膨胀力增长曲线,模拟不同间距条件下双孔模型的破裂过程,探究不同钻孔间距在静态破碎作用下的岩石破裂贯通过程的声发射规律、钻孔间应力分布变化,研究不同间距钻孔之间裂纹生长、发育和破裂机制.研究结果表明:岩石破裂阶段产生少量的声发射事件,声发射累计能量较多,而裂纹贯通阶段正好相反;随着预制孔间距的加大,开裂破碎需要更多的载荷步,裂纹贯通阶段的声发射数量分布趋于平缓,同时裂纹发展方向不再沿着最短路径延伸且会产生较多的岩石碎块,运用孔间最小主应力曲线对裂纹扩展过程进行解释,以为不同工程条件下合理布置岩石钻孔提供新的研究方法和途径.     

页岩气藏压裂数值模拟敏感参数分析

针对页岩气藏压裂形成复杂裂缝网络后，单一的裂缝描述方法不再适用的问题，采用Eclipse 软件中的页岩 气模型，建立了一种“等效方法”，将页岩气有效改造体积表征为“主裂缝+ 网络裂缝渗透率”，代替“主裂缝+ 次裂 缝”的模拟方法，两种方法产量和长期压力驱替是等效的，解决了手工划分网格工作量大、计算速度慢的问题。运用 Plackett-Burman 型线性试验设计方法，对水力裂缝参数和储层参数进行敏感性排序，结果表明：水力裂缝参数中，压裂 纵向改造程度、网络裂缝渗透率和有效改造体积对产量影响最敏感，储层参数对产量影响敏感程度由强到弱为：地层 压力系数、总含气量、储层有效厚度、吸附气比例、井底流压、基质渗透率。为页岩气压裂选井选层和压裂设计方案优 化提供了依据。     

裂缝性地层水力裂缝非平面延伸模拟

受天然裂缝作用影响,裂缝性地层的水力裂缝可能延伸为多分支、非平面的复杂裂缝体系,这与均质地层压裂产生的对称双翼平面裂缝具有巨大的差异。由于常规水力裂缝延伸模型无法用于模拟裂缝性地层中水力裂缝非平面延伸的裂缝形态和裂缝几何,为此,基于水力裂缝相交天然裂缝转向延伸路径的等效平面裂缝思想,建立了水力裂缝非平面转向延伸的数学模型,并推导了相应的数值求解方法。模拟计算表明,当水力裂缝沿天然裂缝转向延伸时,水力裂缝缝宽在延伸路径上表现为非连续分布,在转向延伸段突变减小,受缝宽减小节流效应影响,井底流体压力升高。影响因素分析表明,水平地应力差和逼近角越大,转向延伸段缝宽越小,对支撑剂输送限制越大;施工排量和压裂液黏度越高,包括转向延伸段在内,整个延伸裂缝段的缝宽越大,支撑剂在裂缝内的运移越容易,压裂施工风险越低。研究为认识裂缝性地层水力裂缝非平面延伸特征提供了思路和方法,为裂缝性地层压裂设计提供了理论依据,具有重要的理论价值和现实意义。     

低渗油藏岩石压敏性及其对渗吸的影响

针对裂缝性低渗透油藏基质中大量原油滞留而采不出来的特点，结合岩芯压敏性实验和渗吸实验，分析了该类油藏周期注水过程中的作用机理。进行了不同渗透率岩芯静态渗吸实验、岩芯的渗透率压力敏感性实验、不同压降条件下的渗吸实验，并将三者实验结果进行了比较分析。研究结果表明，渗吸采收率随着岩芯渗透率的增大而先增大后减小；岩芯渗透率损失主要是发生在有效压力增大的初期阶段；降压幅度和降压速度对渗吸采收率的影响趋势是先减小后增大；周期注水过程中，压力波动幅度较小时，岩芯压敏性起主要作用；当压力波动幅度较大时，压力波动产生的内外压差起主要作用。     

动边界复合油藏低速非达西渗流试井分析

基于三向地应力和气体压力作用下水平井筒周围围岩的受力特点,通过引入加权函数,并采用与时间相关的爆生气体压力分布方程,应用弹性力学、断裂力学理论给出了多级脉冲气体加载压     

东营凹陷南坡断块类型及其油气封闭性研究

东营凹陷南部斜坡带沙河街组发育大量顺向及反向断层组成的断块圈闭，处于有利构造背景下的断块圈闭仅部分成藏，因此，断层的地质属性制约了油气封闭的有效性。从断层的各项属性如活动性、断距、砂地比、断面应力、紧闭指数及SGR因子等入手，针对研究区的顺向断块、反向断块及倾向相反的顺反向组合断块等3种主要类型开展封闭性研究。研究表明，高含砂量层系（沙二段）反向断块更易成藏，顺向断块成藏概率较低；中、低含砂量层系（沙四下亚段-孔店组）顺向、反向断块均可成藏，且反向断块更为有利。此外，倾向相反的共轭组合断块研究表明，斜交式比共线式组合断块的封堵性更好，斜交式断块的主控断层及辅助断层满足经验断层封闭参数，该共轭组合断块亦是有利类型。     

基于不确定理论的压裂压后综合评估技术

水力压裂是油气藏增产的重要措施, 压裂工艺技术发展、 应用至今, 还没有一种方法能够既经济又准确地评估水力裂缝。针对现有各种评估技术 （直接诊断技术和间接诊断技术） 评估结果具有多样性、 不确定性以及技术本身的不成熟性等不足, 探索了压后综合评估技术; 对有关压裂参数 （裂缝长度、 裂缝宽度、 裂缝高度、 压裂液综合滤失系数、 裂缝导流能力、 裂缝闭合压力等） 提出了基于不确定理论的综合评估模型及求解方法。由于综合了各种技术的评估结果 （确定、 模糊和灰性的信息） , 最终可获得客观的评估结果。实例表明该模型是有效的和实用的。     

水力压裂优化设计方法研究

综合根据施工规模预测压裂效果和根据增产要求设计施工规模的两种设计思想体系,将裂缝三维延伸模拟技术应用于压裂施工设计,提出了从地层条件出发、以最佳的压裂效果为目标的水力压裂优化设计方法,通过不断地自动调整各段压裂液体积、地面加砂浓度、支撑剂类型和粒径等施工参数,设计出最优的施工方案,并在此基础上,采用Visual Basic语言研制了一套Windows环境下的三维压裂优化设计软件,在现场应用中取得了令人满意的施工效果。     

基于浓缩理论的大型压裂破胶优化技术及应用

针对储层孔、渗条件很差的致密砂岩油气藏，常规的破胶剂加量技术已经不能满足大型压裂对破胶的更高要求，在考虑了压裂液在地层中由于滤失而产生浓缩效应的基础上，提出了一种新的压裂液破胶优化技术。通过压裂施工裂缝温度场模拟，不同温度条件下的破胶实验以及考虑液体滤失浓缩后的破胶实验，认为大型压裂施工现场破胶剂加量应该在常规加量基础上进行一定程度的增加，才能保证大型压裂的破胶效果，实现快速排液，降低伤害。该破胶优化技术在CX491井155.6m³大规模压裂施工成功应用，开井17h液体返排率达到了74.9%，且返排液破胶彻底，天然气测试产量从射孔后的0.2×10⁴m³/d（敞井）增加到14×10⁴m³/d（井口压力22MPa），目前该技术正在川西地区大型压裂施工中逐步推广。     

基于断裂力学的诱导裂缝性井漏控制机理分析

诱导裂缝性井漏是钻井过程中常见的井漏类型，控制此类漏失的关键是阻止裂缝的延伸。应用岩石断裂力学的理论与方法，揭示了钻井液堵漏阻止诱导裂缝延伸的作用机理。分析了堵漏后裂缝内压力分布，提出人工隔墙对裂缝壁面的支撑应力应与钻井液的液压相等的新观点；建立了诱导裂缝性漏失堵漏的断裂力学模型，推导了裂缝尖端应力强度因子的计算公式；研究了堵漏材料不同封堵位置形式对阻止诱导裂缝延伸的影响，提出堵漏材料在裂缝入口后较短距离内的封堵为封堵诱导裂缝的最佳位置形式，堵漏评价装置必须能反映这种封堵形式；给出了堵漏阻止诱导裂缝延伸的必要条件，即裂缝尖端部分流体压力必须低于水平最小主应力，增加缝内流动压降或加速缝尖段内流体压力耗散有利于裂缝的阻裂。