摘要：非常规油气储层体积压裂中,大量支撑剂颗粒随压裂液注入地层裂缝,其在缝内的铺置形态将决定裂缝支撑效果和导流能力.准确预测缝内支撑剂铺置形态有助于优化压裂设计、提升改造效率.实验模拟和数值模拟是当前复现缝内支撑剂堆积过程和铺置形态的主要手段,但仍存在模拟尺度小、模拟耗时长和操作成本高等局限.本文以支撑剂输送数值模拟结果为数据集,提取了表征支撑剂铺置堆积的特征参数,基于级联神经网络,建立了支撑剂铺置形态预测的智能代理模型.结果表明,代理模型预测结果与数值模拟结果高度吻合,单步预测耗时仅为单步模拟耗时的0.14%.本文提出的模型和方法可实现支撑剂输送仿真加速,极大地缩短了支撑剂铺置形态的预测时间,其进一步完善后将在压裂实践中具有广泛的应用前景.

摘要：受页岩气开发成本限制,部分页岩气水平井未进行常规测井,如何有效利用钻井、录井等资料找准压裂地质—工程综合甜点,指导此类页岩气水平井压裂优化设计是实现页岩气水平井高效开发的关键。为此,以随钻伽马、全烃含量等信息作为地质甜点特征参数、机械比能作为工程甜点特征参数、米采气指数为目标函数,结合区间二型模糊隶属函数和熵权法建立了页岩气水平井储层地质—工程综合甜点评价方法,并采用无监督聚类实现了储层分类精细划分,最后结合深度神经网络(DNN)和粒子群优化算法(PSO),以米采气指数为优化目标,形成了数据驱动的页岩气水平井压裂参数智能优化方法。研究结果表明:①米采气指数与甜点综合得分相关系数达到0.9451,建立的综合评价模型可实现页岩气水平井储层压裂地质—工程甜点精细表征;②采用粒子群优化深度神经网络超参数后,训练集和测试集的拟合优度分别达到0.9738和0.9669,为压裂参数优化奠定了可靠基础;③与相似地质条件样本段相比,现场应用井前8段米采气指数平均提升73.1%。结论认为,研究成果能够提高页岩气水平井压裂设计的针对性和效率,同时也为缺乏常规测井资料的页岩气水平井缝网压裂布缝位置优选和参数优化提供一种有效技术手段。

摘要：In this work, the unified fracture design （UFD） is extended for the first time to the fractured horizontal wells in heterogeneous closed box-shaped tight gas reservoirs. Utilizing the direct boundary element method and influence function, the dimensionless fracture productivity index is obtained and expressed in the function of proppant volume and fracture geometry at the pseu- do-steady state. With the iterative method, the effectively propped permeability, kfe, is corrected using the i^-situ Reynolds number, NRe. The goal of this paper is to present a new UFD extension to design the proppant volume and the optimal fracture geometry. The results show that there exists an optimal proppant volume for a certain reservoir. The small aspect ratio （yJXe） and high permeability reservoirs need short and wide fractures to diminish the non-Darcy effect. On the contrary, long and narrow fractures are required for the large aspect ratio and low permeability reservoirs. A small proppant volame is prone to creating long fractures, while a relatively large proppant volume creates wide fractures. The new extension can be used to evaluate the previous fracture parameters and design the following fracture parameters of the fractured horizontal well in heterogeneous tight gas reservoirs, with the non-Darcy effect taken into account.

摘要：目前致密气藏改造存在传统大型压裂与体积压裂两种技术模式,如何选取适合储层特征的改造方式令人困惑。基于对致密气藏、页岩气藏的储层地质特征、渗流特征的分析,阐释了致密气藏与页岩气藏改造理念的差异,提出致密气藏改造方式的选取应以储层地质特征、渗流特征为依据,以最大程度改善储层渗流能力为目标。据此理念,以四川盆地川西地区两套致密气储层为例提出了2种压裂设计方法:对于中浅层上侏罗统蓬莱镇组"叠覆型"储层采用水力裂缝与储层砂体空间展布、渗流能力相匹配的非对称3D压裂设计;对于中深层上三叠统须家河组五段"砂页岩交互"储层采用增加裂缝无序性的体积压裂设计。应用结果表明:采用非对称3D压裂设计方法的水平井压后平均产量较同区水平井提高了41%,该方法适用于对蓬莱镇组气藏的开发;采用增加裂缝无序性体积压裂设计方法的单井压后平均产量为2.25×10~4 m^3/d,该方法为须五段气藏的开发提供了有力的技术支撑。

摘要：页岩储层具有低孔隙度、超低渗透率的特征,往往需要通过水力压裂才能使气井具备一定的生产能力。拉链压裂是近年来针对页岩气藏缝网压裂的一项新兴工艺,为了认清压裂过程中裂缝应力干扰后地应力场的分布规律并给页岩压裂设计提供参考,首先假设地层为均质、各向同性弹性体,然后通过位移不连续法,建立起地层应力场分布数学模型,并利用线性叠加原理,得到人工裂缝周围水平应力场的分布情况。研究发现:①裂缝周围的地应力随着与裂缝距离的远近有不同程度的增加;②裂缝尖端处存在应力集中现象,且在裂缝尖端附近产生的拉应力使得水平应力有所减小;③裂缝对水平最小主应力的影响程度大于对最大主应力的影响;④随着裂缝条数的增加,诱导应力的叠加干扰对水平主应力的影响不断增强,且水平应力差异性逐渐减小;⑤在裂缝交错排列的区域内,应力干扰较强,应力场分布较复杂。上述研究成果对页岩气水平井组拉链压裂的优化设计具有指导意义。

摘要：针对川西沙溪庙组致密砂岩气藏水平井开展了分段压裂优化设计及现场应用研究。采用水平井分段压裂诱导应力场模型，以提高储层整体渗流能力为目标，优选了裂缝起裂次序、裂缝fg距和射孔参数，通过优化压裂施工净压力和排量沟通了主裂缝周围的天然裂缝。现场实施结果表明：优化后的水平井压裂8～13段，每段内射孔2～3簇，每簇长度为0．5°，相同压裂段内簇间距为30~60m；采用中间为12～16孔／m、两端为16~20孔／m的变密度射孔，优化排量为3．5～6．5m3／min；采用优化设计技术实施的5口井平均稳定产量为5．3×104m3／d，较优化前有明显提高，取得了显著的经济效益，为同类型致密砂岩气藏的水平井分段压裂优化设计提供了借攀。

摘要：实践证明,压裂改造储层是高效开发气藏的有效手段,其优化设计是需要考虑的重要方面。根据Elkins理论,储层渗透率越低,施工规模愈大,支撑裂缝越长,压裂后产量越高。但作业现场表明,透镜砂岩储层的压后产量与压裂规模的关系并不完全遵循Elkins理论,即压裂后的产量不单纯随着压裂规模的增大而增加,而存在一个适度的最优化压裂规模问题。为此,以四川盆地马井气田侏罗系蓬莱镇组储层为例,从地质构造、矿物沉积等角度分析了透镜状砂岩储层的成因和特点,从地应力方向、储层展布特征、裂缝评估、试井分析、压后效果统计等方面论证了透镜状砂岩储层对压裂规模的限制作用。基于储层厚度、砂体横向展布及压裂裂缝延伸特征,提出了透镜状砂岩储层压裂改造优化设计的方法,并成功地进行了现场应用。其成果对于我国类似透镜状砂岩储层的压裂优化设计具有指导借鉴作用。

摘要：油田上普遍使用水力压裂增产技术来提高低渗透性气藏的产量,否则,气藏便会失去商业开采价值。然而,经过压裂施工后,发现有支撑剂回流到地面,导致气井出砂严重。这不仅将造成生产设备严重损坏,而且会严重降低支撑裂缝的导流能力,引起气井产量的大幅度下降,从而减少了由增产措施所带来的经济收入。文章以长庆气田榆2 6 - 12井为例,根据岩石力学理论,采用三维压裂模拟设计软件,研究了压裂气井的出砂机理。

摘要：针对川西须家河组五段页岩-砂岩交互及埋藏深情况下的水平井无成熟压裂优化设计方法可借鉴的难题,以XYHF-2井为例,从脆性指数、天然裂缝发育程度、地应力等方面分析了水力裂缝形态;将压后复杂的水力裂缝形态等效为高渗透带,采用数值模拟方法以累积产量为目标优选了高渗透带特征参数;根据等效渗流原理,建立了高渗透带特征参数、岩石力学参数、实验测试导流能力和压裂规模的数学关系模型,并确定了各段压裂规模。研究结果表明:砂岩段容易形成中等水平复杂性的裂缝系统,页岩段容易形成低水平复杂性的裂缝系统;高渗透带特征参数对累积产量的影响程度从大到小依次为:高渗透带数量、高渗透带渗透率和高渗透带长度,XYHF-2井最优的高渗透带数量为10段,渗透率为1.5mD,单翼长度为160m。现场应用结果表明,该设计方法符合须家河组五段地质特征,取得了工区非常规储层的勘探开发突破。该设计方法可以进一步推广至须家河组五段后续压裂井的方案设计。

摘要：目前除较复杂的有限元法压后产能预测模型能够模拟变宽度裂缝外,其他模型都采用与实际不符的恒定缝宽假设,压后产能预测不准确。建立一种快速可靠地模拟变裂缝宽度的压后产能预测模型十分必要。基于压降叠加原理和直接边界元法建立了拟稳定状态下楔形垂直裂缝压裂井产量预测模型。该模型假设裂缝水平剖面为楔形,将裂缝视作若干线汇,耦合线汇在油藏中产生的压降以及裂缝中的流动压降,求解出了压裂井在拟稳定状态下的无因次产量。对比了楔形裂缝和支撑剂指数法模型的产量,在平均缝宽和其他条件一样的情况下,楔形裂缝模型的产量更高。使用该楔形裂缝模型可以快速计算不同缝宽和穿透比的压后产量,确定最优的裂缝宽度变化量和穿透比。结合支撑剂运移和沉降理论,优化的裂缝参数可使砂浓度变化量设计更具针对性。