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1、第13卷第5期特种油气藏Vol.13No.52006年10月SpecialOilandGasReservoirsOct.2006文章编号:1006-6535(2006)05-0019-03水力压裂多裂缝产生机理及影响因素1234杜成良,姬长生,罗天雨,陈志军(1.中油华北油田分公司,河北任丘062552;2.中石化西南分公司,四川德阳618000;3.西南石油大学,四川成都610500;4.中油辽河油田公司,辽宁盘锦124010)摘要:在对某些复杂地层进行水力压裂施工时,常会遇到异常高压及脱砂现象,有时还会导致施工的
2、失败,而多裂缝是产生这些现象的主要原因。本文从水力压裂的原理出发,采用机理剖析的方法,分析了导致多裂缝产生的主要因素。分析认为,多裂缝的格局取决于小裂缝能否顺利连接,地应力状况对裂缝的连接与起裂方位有重大影响;天然裂缝的发育程度是决定多裂缝起裂的重要因素;地层的倾斜与井眼斜度、起裂方位、射孔等对裂缝的连接起支配作用。搞清多裂缝的产生机理对水力压裂过程中预防多裂缝的产生有着重要的意义。关键词:多裂缝;影响因素;水力压裂;地应力;天然裂缝;射孔;微环面中图分类号:TE357.1文献标识码:A同时延伸。在随后的压裂过程中,
3、由于个别裂缝的前言裂缝缝口宽度、曲折度等原因,可能造成砂堵;或者自20世纪80年代以来,随着需要改造储层的由于加砂工艺原因发生砂堵,最终在地层中延伸的复杂性增加,人们认识到用单一平面裂缝理论已无可能只有少数几个大裂缝。因此,裂缝起裂过程是[1]法在理论上圆满解释一些施工参数和施工情况;多个小裂缝向少数大裂缝的发展过程。多种检测手段证明地下存在多条同时延伸的裂[2]2多裂缝的影响因素缝,裂缝之间相互干扰,流量分流,导致施工压力高,加砂困难,最终造成早期砂堵与加砂施工失败。2.1地应力状况对多裂缝的影响因此需要研究多裂缝
4、的形成机理,进而为多裂缝的防治提供理论上的支撑,以指导人们顺利改造低渗当水平地应力接近相等或相等时,由于沿井眼透、复杂储层。本文在前人大量的室内实验、现场周向破裂压力的差别不大,各周向角处都容易开启实践经验和理论探讨的基础上,较系统地研究了多裂缝,裂缝起裂位置不确定,裂缝可能在任意射孔裂缝的形成机理。位置开启,而这些裂缝中有的裂缝转向角可能比较1多裂缝的产生机理大,造成裂缝轨迹的弯曲与摩擦阻力的增加,这样有可能开启更多的裂缝。对于同一纵向上开启的无论直井还是斜井,对于同一地层,在水平地应裂缝,由于地应力的原因,在有利
5、的孔密、井眼条力大小有一定差距的情况下,同一纵向(即井筒坐标件、起裂方位等条件下,各个小裂缝在转向过程中系中周向角相同的方位)上的各个射孔的破裂压力易于连接,因而同一纵向上开启的裂缝有可能发展相差很小。在井筒压力协调的情况下,同一纵向上成大裂缝;而不同纵向的射孔容易同时开启,但不的各个射孔很容易相继开启,首先形成多个人工小易连接,因此容易形成多个大裂缝。而当水平应力裂缝,多个人工裂缝独立延伸、吸液。随着各个裂缝相差较大时,由于破裂压力的原因,容易开启的方尺寸的增大,在同一纵向上的各个裂缝可能在缝口位有限,不易产生多裂
6、缝。可见,多裂缝的产生与连接在一起,成为1个大裂缝,而处于不同纵向上的[3]地应力状况密不可分。小裂缝,由于与其它纵向上裂缝连接的可能性减小,有可能发展成另外的大裂缝,最后导致多个大裂缝2.2天然微裂缝对多裂缝的影响收稿日期:2006-04-28;改回日期:2006-08-07作者简介:杜成良(1973-),男,工程师,1996年毕业于西南石油学院钻井专业,现从事技术管理工作。20特种油气藏第13卷对于天然裂缝影响下的多裂缝来说,天然裂缝裂缝,导致较高的施工压力。因此,不利的射孔位的存在无疑促进、决定了多裂缝的形成。
7、如果射孔置与射孔相位角容易造成多裂缝。理想射孔位置孔眼周围存在天然微裂缝,则优先破裂的射孔孔眼应该靠近最大主应力。可能就是存在微裂缝的射孔,或者是破裂压力较小2.4.2射孔孔密的影响的不存在天然微裂缝的射孔,也可能是2处相继破除了射孔的具体角度外,孔密是影响多裂缝格裂。其原因在于存在天然微裂缝的地方,抗张强度局的另一个因素。当射孔间距减小时,在有利的地为0,而不存在天然微裂缝的地方,抗张强度一般应力条件下,可以促进各个小裂缝的连接,从而减为几个兆帕。因此这种情况下容易形成多裂缝。少裂缝的条数,但射孔的间距(射孔孔密)
8、受套管强对于天然裂缝发育的地层,更复杂的是,在裂度的影响。在定向射孔情况下,射孔间距随着射孔缝延伸过程中天然裂缝对裂缝的形态及滤失形成数量的增多,间距减小;在螺旋射孔情况下,要有效较大的影响。N.Arihara论述了天然裂缝对多裂缝减小射孔间距也需要增大射孔密度。[4]的影响。这些天然裂缝不定时地引导了流体的2.4.3射孔段厚度对多裂缝的影响流
