提高改造体积的新裂缝转向压裂技术及其应用

《提高改造体积的新裂缝转向压裂技术及其应用》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、笫19卷第5期2012年9月油气地质与采收率PetroleumGeologyandRecoveryEfficiency-油气钻采工提高改造体积的新裂缝转向压裂技术及其应用才博叫丁云宏S卢拥军2,王欣2,卢海兵2摘耍:体积改造技术带动了非常规致密气、页岩气和煤层气等油气资源开发的迅猛发展，对丁•低孔、低渗透基质的碎屑岩储层，探索捉高其改造效果的体积改造技术具冇重要总义。为此，在转向压裂和缝网压裂的基础上，通过丈学分析和流一固耦合渗流模型，对压裂施工中的应力场进行研究，分析了地层2个水平主应力的变化。采用强制I'才

2、合、快速返排、多次加砂的工艺，实现地层2个水平应力场的短期变化，形成了在短期内实现提高改造体积的新裂绡转向压裂技术，与常规技术相比，新技术既简单可靠，又能冇效降低施工风险。该技术在华北、长庆和吉林汕区用低渗透油田应用10余井次，其初期产油量比常规技术提高1〜2倍，稳产期延长6个月以上。关键词:体积压裂转向压裂缝网压裂应力场微地震裂缝监测屮图分类号:TE357.1文献标识码:A文章编号：1009-9603(2012)05-0108-03随着勘探程度的不断深化，储层改造在勘探与开发屮的作用更加显著。近儿年，随着针对

3、页岩勺和致密气等非常规油气资源改造技术和理念的进步与革新，体积压裂技术已成为储层改造的主流牧术X。王永吕等在低孔、低渗透非天然裂缝储层中挥索了新裂缝转向压裂技术®叫即在施工后期加入轻大粒径支撐剂或可溶性蜡球等，通过提高施工净压力來实现转向A",但存在一定的不确定性。其原因是：①在施工过程中，并没有改变储层的应力垓分布，因此转向程度判断难度大；②对一些施工邓度大的井，采用这种方法往往会带来一定的施工冈险。为此，笔者在以往转向压裂和缝网压裂的基曲上,通过研究地层2个水平主应力，分析其应力场笊变化，对工艺进行优化，形

4、成了用于提高改造体移的新裂缝转向压裂技术。现场应用证实，该技术刈提高转向效果和施工成功率效果明显，也为高潟井、复杂井及加砂难度大的井降低施工风险提供了新的开发方式。1裂缝转向基木原理水力压裂裂缝的方位主要取决于储层原始地应力状态，其儿何形态受岩石力学性质和施工参数影响。在水力压裂过程中，当裂缝延伸净压力大于2个水平主应力的差值与岩石的抗张强度之和时，容易产生分叉缝，从而形成缝网系统。由最大水平主应力的计算公式"诃，推导得到地层2个水平主应力差值的计算式为Dq=2cr—f+s(1)式中：D%为地层2个水平主应力差

5、值，MPa；內为地层最小水平主应力，MPa；□为原始地层压力，MPa；“为井底破裂压力，MPa；叶为岩石抗张强度,MPao由计算得到的地层2个水平主应力差值，结合裂缝扩展模型中的净压力，对比式⑴的计算结杲，可得到实现裂缝转向所需要的临界净压力。2实现裂缝转向的途径在压裂过程中，在先加入一定量的支撑剂后，人工裂缝可达到一定缝长，通过计算其应力场达到一定条件后停止加砂，进行强制闭合和快速放喷，由于第1次支撑剂和强制放喷，致使人工裂缝附近产生应力集中现彖，使应力场重新分布g叫导致地层2个水平主应力差值变小;再次施工时

6、，通过施工参数优化，对使人工裂缝方位发生转向，其转向距离大于连续施工采用转向剂造成的转向距离，因此,2级施工模式的转向效果更好。收稿日期：2012-07-11o作者简介:才博，男，工程师，博士，从事水力压裂工艺技术研究与现场应用。联系电话:13731609327,E-mail：boocai123@126.com基金项II：国家科技逍人乃项“低渗、特低渗油气储层高效改造技术气2011ZX05013)o3应力场变化分析3.1支撑剂对应力场变化的影响由于人工裂缝位于垂直于地层最小水平主应力的平面内冏，第1次裂缝的存在

7、及地层的物理条件变化，将会引起地层最小水平主应力的增加冏，这些因素综合作用的结果使得地层的2个水平主应力差值变小，该差值与支撑裂缝宽度成正比。因此，利用经典的KGD模型得到支撑裂缝宽度的表达式为(2)式中：叫为支撑裂缝宽度，m；匕为加砂量,m3；勺为裂缝高度,m；厶为裂缝支撑半长,m。将式（2）代入应力变化公式阳，得到地层最小水平主应力增加值的表达式为长度方向的距离，m；（7xy为（yx在裂缝宽度方向的应力分fi,MPa；y为沿裂缝宽度方向的距离，m；axz为q在裂缝高度方向的应力分量，MPa；z为沿裂缝高度

8、方向的距离，为裂缝长度方向的体力分U，N/m3；込为裂缝宽度方向的应力分暈，MPa；（口为竹•在裂缝高度方向的应力分量,MPa；厶为裂纟ii宽度方向的体积变化:Msm/s2；①为裂缝高度方向的应力分®,MPa：f,为裂缝高度方向的体力分量，N/m3<,"对式（4）屮的偏导进行离散处理，编制模拟软件，得到地层2个水平主应力差值，结合式CI）可确定第2次施工的设计参数。由裂缝强制闭合和快速