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清水压裂储层筛选方法研究

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压裂改造 页岩气压裂 压裂优化设计 压裂储层筛选 压裂返排 压裂技术
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第 19 卷第 2 期收稿日期 :2011回日期 :2012者简介 :李浩 ,男 ,1991 年生 ,在读本科生 。用格式 :李浩 J]2012,19(2):on ].  012,19(2):北石油大学石油工程学院 ,黑龙江 大庆 163318)基金项目 :黑龙江省自然科学基金项目 “清水压裂增产机理及适应储层条件研究 ”( 要 清水压裂技术在低渗透油气田勘探开发领域应用广泛 ,经济效益显著 ,但由于受到储层地应力 、渗透率 、岩石的粗糙度 、强度等限制 ,并非所有低渗透地层都适合 。 目前 ,对于适合清水压裂储层的筛选 ,国内外都是通过对实际压裂施工数据进行统计而得到 ,这种方法缺乏理论支撑和实验室检验 ,不具有普遍的指导意义 。 因此 ,文中利用 产倍数图版 ,分析了裂缝导流能力和缝长对增产效果的影响规律及清水压裂适应的储层条件 ;并利用岩石力学参数 、地层渗透率 、裂缝壁面抗压强度 、闭合压力等参数 ,建立了预测清水压裂自支撑裂缝导流能力的计算方法 ;同时利用室内岩心实验 ,模拟裂缝剪切滑移 ,建立了清水压裂裂缝导流能力室内测试方法 ,为筛选适合清水压裂的储层提供了一种可行手段 。关键词 清水压裂 ;版 ;导流能力 ;储层筛选中图分类号 : 文献标志码 :on 63318, is in of to of of is of of on a of is to is a of of in is of 1055012)02已广泛应用于低渗透油气田的开发中 , 通过水力压裂可有效改善井底附近的渗流条件 ,提高油井产能 。由于我国绝大多数油田已进入中高含水开发阶段 , 稳产和挖潜难度愈来愈大 ,因此 ,近年来非常规储层的开发受到极大关注 , 而清水压裂是动用这部分储层的一种重要方法[1但使用清水压裂受到储层地应力 、渗透率 、岩石力学性质等限制 ,并不是所有低渗透地层都适合 。目前 ,对于适合清水压裂储层的筛选还缺乏深入研究 ,导致许多压裂施工失败或见效甚微 , 成为清水压裂推广应用的技术瓶颈[5 针对上述问题 ,本文绘制了增产效果与裂缝导流能力及缝长的关系图版 , 分析了适合清水压裂的裂缝导流能力范围 , 并建立了清水压裂自支撑裂缝导流能力的理论计算模型和室内评价方法 ,为清水压裂储层筛选提供了一种有效手段 。1 清水压裂适应储层评价指标水力压裂是油气井增产 、 水井增注的一种有效措施 ,也是解除储集层伤害 、恢复油井产能的重要手段 。评价压裂效果的一个重要指标是增产倍数比 , 该指标断 块 油 气 田 012年 3 月断 块 油 气 田2012 年 3 月是指相同生产条件下压裂后和压裂前的日产水平或采油指数之比 ,可采用典型曲线法 、近似解析法或数值模拟法求解 。 本文主要对 产倍数图版进行变换 ,建立了评价方法 。 版的纵坐标是无量纲增产倍数 ,横坐标是无因次导流能力 。 =1+M  (1)其中 M=X=00d·re,m;为泄油半径和井径的修正因子 ;M 为过渡参数 ;m;μμm2· 为地层渗透率 ,μ 为泄油面积 , K= μm2,00 m, 以 re/姨 (修正增长倍数 )为纵坐标绘制版 (见图 1)。 图版中的 ,裂缝半长和泄油半径之比 。图 1 量化图版图版体现了压裂后不同裂缝导流能力与缝长对增产效果的影响 。根据图版曲线的变化规律 ,从左至右将图版依次划为 3 个区间 :第 1 区间 ,当无因次缝长 (Lf/过  ,增加裂缝长度 提供一个很小的追加量 ,对于提高产量没有明显效果 。 在此区间内 ,不适合清水压裂 , 可通过使用支撑剂提高压裂后裂缝的导流能力 ,以达到增产目的 。 第 2 区间 ,有可能出现较高的增产 ,增加缝长和裂缝的导流能力都会使产量增加 ,此时使用清水压裂需要携带一定量的支撑剂 。 第 3 区间 ,导流能力增加不会使增长倍数明显变化 ,而缝长成为控制增产的主要变量 ,此时裂缝的缝长愈长 ,增产效果愈显著 ,适合大规模清水不加砂压裂 。通过上述分析可知 ,储层是否适合清水压裂 ,主要取决于自支撑裂缝能否为油气输运提供足够的导流能力 ,因此 ,建立清水压裂裂缝导流能力的预测和室内评价方法非常重要 。2 清水不加砂压裂裂缝导流能力预测清水压裂过程中 ,裂缝壁面产生错动 ,在泄压返排过程中 ,起伏粗糙的裂缝壁面不能完全啮合 ,形成具有一定张开度的裂缝 。 清水压裂自支撑裂缝壁面组合形态及法线方向受力变形如图 2 所示 。图 2 自支撑裂缝壁面组合形态及法向变形在闭合压力作用下 , 裂缝壁面的凸起容易被压碎和碾平 ,产生明显的法向变形 ,但随着闭合变形量的增大 ,壁面接触面积逐渐增大 ,变形速率逐步减小 ,闭合压力和法向变形呈明显的非线性关系 。 人通过试验研究 , 提出双曲线型法向应力 σ)式中 :σn,δn 壁面闭合量 ) 和壁面最大可能闭合量 ,μm;N/m。基于 研究 ,裂缝壁面初始刚度为+3)式中 :结构面抗压强度 ,结构面的粗糙性系数 ;δμm。裂缝壁面的最大可能闭合量 δn 采用经验公式为δn 0C D(4)式中 :0, 为常数 , 取决于结构面受载历史 ,由多元回归得出 。在压裂过程中 ,对岩体进行第 1 次循环荷载 ,上述254第 19 卷第 2 期参数可取值如下[7]:±±±D=±裂缝面初始张开度是上下 2 个粗糙裂缝壁面在无闭合应力作用下的壁面厚度之和 ,即δ2)式中 :μm。 σ" (6)式中 :σ过大量的实验分析认为 , 裂缝粗糙壁面由于错动及部分凸起部分被压碎 , 裂缝壁面厚度平均下降 14%,修正式 (5)得δ)裂缝力学残余宽度为裂缝初始宽度和裂缝法向闭合量之差 :δ = δ)出的 “立方定律 ”认为 ,实际的裂缝力学宽度与水力压裂裂缝导流裂缝宽度不相等 , 二者的关系式为e = ")式中 :e 是因裂缝不规则等效得来的水力导流裂缝宽度 (裂缝平整光滑时 ,e=μm。裂缝渗透率与导流裂缝宽度的平方成正比 , 其计算公式为Kf=0)裂缝导流能力为C=1)式中 :μm2· 清水压裂裂缝导流能力室内测试清水压裂过程中 ,裂缝转向 、剪切滑移和裂缝壁面粗糙性 ,造成泄压返排时裂缝面不能完全啮合 ,形成残余空隙空间[8 笔者通过室内试验模拟了这一过程 ,并建立了清水压裂裂缝导流能力室内评价方法 。首先将 准50 00 圆柱形试件劈裂 ,获得粗糙裂缝壁面 ,并将粗糙的裂缝壁面滑移 ,然后将错动岩心端面研磨平整 , 制备剪切滑移后自支撑非啮合的裂缝壁面组合 (见图 3)。将试样 2 个端面均匀涂抹  , 待凝 24 h,放在导流仪里 ,模拟地下赋存的压力环境 ,测试其导流能力 。 计算公式为C=p(12)式中 :μ 为流体的黏度 ,Pa·s;q 为流过岩心的流量 ,s;L 为岩心长度 , 为岩石端面直径 ,a 岩心劈裂 b 滑移 c 磨平图 3 岩心非啮合裂缝壁面组合4 应用实例齐 421 井 E 层位最小水平地应力为 30 性模量为 松比为 层渗透率为 试该层清水压裂自支撑裂缝导流能力 (见图 4)。图 4 不同闭合压力下自支撑裂缝导流能力由图 4 可知 :随着闭合压力增加 ,自支撑裂缝导流能力值减小 ,并且存在一个临界值 ;当闭合压力大于临界值时 ,裂缝导流能力急剧下降 ,最后趋于稳定 ,稳定值 m2·位于 量化图版第 3区域 ,适合清水不加砂压裂 。5 结论1)建立了压裂后产能评价方法 ,并绘制出 量化图版 。 图版体现了压裂后裂缝不同导流能力和缝长对产能的影响 。2)版分为 3 个区间 , 其中 :第李浩  油 气 田2012 年 3 月1,2 区间通过增加裂缝的导流能力增产效果显著 ,适合携砂压裂 ;第 3 区间通过增加缝长增产效果显著 ,适合清水不加砂压裂 。3)建立了清水压裂自支撑裂缝导流能力理论计算方法和室内测试方法 , 结合 量化图版 ,为清水压裂储层筛选提供了可靠依据 。参 考 文 献[1] 王素兵 ,郭静 ,尹丛彬 J]2005,28(4):on ].  005,28(4):492] 陈远林 ,郭建春 ,魏星 ,等 J]2008,15(2):et of ].  008,15(2):1163]  . 0J]. 9104,1998.[4] 李小刚 ,杨兆中 ,伍晓妮 ,等 . 油井水力压裂后产量变化的混沌特征分析 [J]2009,16(1):u et of of ].  009,16(1):635] . in ]. 2521,2000.[6] 劳斌斌 ,刘月田 ,屈亚光 ,等 J]2010,17(2):u et ].  010,17(2):2257] . of a ].  007,17(2):2208] 赵益忠 ,程远方 ,曲连忠 ,等 J]2007,28(6):u et of in ]. 007,28(6):1039] 王腾飞 ,胥云 ,蒋建方 ,等 J]2009,37(6):u et of in in ]. 2009,37(6):8410] 李士斌 ,陈波涛 ,张海军 ,等 J]2010,31(4):et of in ]. 010,31(4):680编辑 李宗华 )普光气田陆相勘探开发获突破2012 年 2 月 29 日 ,普光气田首口陆相勘探气井普陆 1 井试采成功 ,产气量 04m3/d,正式拉开普光气田陆相天然气勘探开发序幕 。普陆 1 井位于四川省宣汉县清溪镇长青村七组 ,于 2009 年 11 月 23 日开钻 ,2010 年 5 月 7 日完钻 ,是普光气田陆相地层的第 1 口试采井 ,气井试采以获取更多的地质资料为主 ,结合区域背景 ,综合地质和钻探成果评价 ,明确陆相地层含气情况及勘探开发前景 。 普陆 1 井采出气主要用作气田集输系统燃料气的供给 。普陆 1 井的成功试采 ,标志着普光气田陆相天然气勘探开发取得了新的突破 ,气田发展的资源基础进一步得到夯实 ,普光气田陆相勘探开发资料进一步丰富 ,形成普光气田储量和产量的接替 ,这对深入评价普光气田陆相气藏提供了条件 ,对扩充普光气田天然气资源 ,实现气田长效发展具有重要意义 。(来源 :中国石化新闻网 2012!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!256

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