摘要：水平井分段多簇压裂中簇间距的大小是决定水平井分段多簇压裂成败的关键因素。为提高低渗透油气藏储层压裂改造效果,需建立合理的簇间距优化模型,而现有的优化方法多以应力反转半径作为最佳间距,并未定量化表征压裂后的储层改造效果。为此,基于弹性力学基础理论和位移不连续法建立了考虑水力裂缝干扰模式下的复杂地应力场计算模型,研究了天然裂缝在复杂地应力场条件下发生张开和剪切破裂形成复杂裂缝网络的规律,再以获得最大缝网波及区域面积为优化目标,形成一种新的簇间距优化方法。研究结果表明:(1)张开的水力裂缝会在其周围产生诱导应力,压裂液的滤失则会导致地层孔隙压力变化,相应的地层孔隙弹性应力也会发生变化;(2)天然裂缝剪切破裂区域与张开破裂区域重叠,且前者要远大于后者,可采用天然裂缝剪切破裂区域面积来表征复杂裂缝网络波及区域的大小。采用该方法指导了现场水平井的簇间距优化设计,实验井压裂后取得了理想的增产效果,为低渗透油气藏水平井分段多簇压裂的簇间距优化设计提供了借鉴和指导。

摘要：鄂尔多斯盆地杭锦旗区块属于典型的低渗透致密砂岩气藏,水平井分段压裂是最有效的增产改造方式。水平井分段多簇压裂裂缝布局对于压裂后产能具有重要影响,为使水平井压裂后产能最大化,运用位势理论和势叠加原理,考虑缝间干扰、启动压力梯度、耦合储层渗流与裂缝流动,建立低渗透致密砂岩气藏压裂水平井非稳态产能预测模型,利用该模型可以同时计算平直裂缝以及弯曲裂缝的产能。以杭锦旗区块锦58井区盒3层为例,利用正交设计方法研究了压裂段内不同裂缝簇数条件下裂缝参数对水平井压裂产能的影响规律。结果显示,每段3簇裂缝以及4簇裂缝所得结果一致,即裂缝参数对压裂产能的影响由强到弱依次为总裂缝半长、缝长比、裂缝导流能力、间距比,推荐在该区块采用"U"型布缝以及非均匀布缝模式。

摘要：由于致密油藏在水平井分段压裂后形成复杂多簇缝网,为了正确表征缝网,更准确地预测产能,根据等效渗流理论,基于Warren-Root模型,将压裂后形成的分段多簇缝网等效为高渗透带,并推导出等效渗透率及高渗透带宽度的关系式。在此基础上,应用复位势理论和势的叠加原理,运用解析法建立了致密油藏分段多簇压裂水平井考虑裂缝间干扰的非稳态产能预测模型。研究表明:致密油藏水平井日产量呈"L"型递减,产量初期递减快,后期趋于平稳;实例计算结果与实际产量接近,相对误差较小;高渗透带渗透率越大,长度越长,压裂水平井产能越大,但基于经济技术等条件,各自存在最优值。该产能预测方法对致密油藏开发具有指导意义。

摘要：针对水平井分段多簇压裂过程中段内多条裂缝同步扩展的形成特点,考虑裂缝间存在的应力阻隔效应和应力干扰效应,分析了段内各条裂缝诱导应力的影响范围以及其相对于不同位置处的有效净压力,建立了水平井分段多簇压裂段内不同位置处诱导应力计算模型.通过研究得出如下认识:第N段压裂之前段内各点受到的诱导应力为之前各段最后一条裂缝产生的诱导应力的叠加,第N段压裂过程中段内各点受到的诱导应力是与其相邻的裂缝产生的;最小水平地应力方向的诱导应力抵消了一部分缝内净压力,应根据应力阻隔和应力干扰效应以及之前各段压裂诱导应力的分布计算每条裂缝相对于左右两侧地层的有效净压力以及诱导应力.考虑多条裂缝同步扩展时的应力阻隔和应力干扰效应以及有效净压力变化的分段多簇压裂诱导应力计算模型更为符合实际的工况情况,具有较高的精度,能够为水平井分段多簇压裂优化设计提供更为准确的理论指导.

摘要：为了提高水平井分段多簇压裂射孔簇的起裂效率,针对段内多条裂缝同步扩展的特点,考虑裂缝间的应力阻隔效应以及缝内有效净压力的变化,根据待压段的诱导应力建立了不同射孔簇破裂压力计算模型,并分析了各射孔簇破裂压力的变化规律。通过研究得出认识:水平井分段多簇压裂多条裂缝同步扩展时存在应力阻隔效应,待压段受到的诱导应力为之前各段最后一簇裂缝缝内有效净压力产生的诱导应力的叠加;距离上一段压裂位置最远的射孔簇破裂压力最低,段内多射孔簇间的破裂压力差异随着时间的延长而增大,多簇起裂的最好时机是在施工初期,可在短时间内迅速提高排量,利用射孔孔眼的节流效应提高井底压力,实现多簇裂缝的依次起裂;段内较小的应力变化会引起较大的破裂压力差异,诱导应力引起的各射孔簇破裂压力的变化在射孔参数设计和压裂参数优化时必须得到重视。

摘要：煤层顶板分段压裂水平井是实现碎软低渗煤层煤层气高效抽采的有效技术。依托“十三五”国家科技重大专项课题,围绕煤层顶板分段压裂水平井煤层气高效抽采技术,采用理论分析、数值模拟等手段,对比不同地应力状态下裂缝的穿层扩展形态,研究水平井布井方位与最小水平主应力方向夹角对裂缝转向扩展的影响,分析多簇射孔条件下裂缝的竞争扩展现象。结果表明:(1)煤层顶板分段压裂水平井技术应用于碎软低渗煤层煤层气开发具有避免钻井液污染储层、提高水平井钻井施工安全性、提高固井质量、提高压裂改造效果、控制煤粉产出等优势。(2)地应力是裂缝穿层扩展的关键控制因素。为保证裂缝穿层扩展,垂向应力需大于最小水平主应力,顶板最小水平主应力需大于煤层,并且层间应力差为1~3 MPa时,既能够保证裂缝的穿层扩展效果,也能避免裂缝的起裂和延伸压力过高;“上覆岩层–顶板–煤层”应力剖面为“低–高–中”型时,水平井与煤层顶面的距离对于裂缝的穿层扩展效果影响较大;推荐水平井水平段与煤层顶面距离小于2.0 m。(3)水平井布井方位与最小水平主应力方向夹角越大,裂缝转向半径和转向距离越大,在压裂段间距相同的条件下,夹角为45°时缝间干扰程度比夹角为0°时强,不利于后续压裂段裂缝扩展,建议水平井布井方位与最小水平主应力方向夹角±15°以内。(4)对于分段多簇压裂,缝间应力干扰、压裂液流动摩阻、射孔孔眼摩阻共同导致各射孔簇裂缝非均匀扩展,可通过限流压裂、裂缝暂堵等手段促进裂缝均匀扩展。(5)工程试验取得了良好的产气效果,裂缝延伸特征与理论研究吻合度高。研究成果可为煤层顶板水平井的施工参数优化设计和推广应用提供借鉴。

摘要：大牛地气田盒1层属于低孔低渗致密气藏,主要采用裸眼封隔器分段压裂工艺进行压裂投产,取得了较好的改造效果。为了充分动用低品位气藏储量,该气田进行了水平井分段多簇压裂工艺试验探索。通过建立水平井分段多簇压裂产能模型,利用Eclipse数值模拟软件分析了影响水平井产能的地质因素及裂缝因素,同时利用正交试验设计方法对产能影响因素进行权重分析,明确了主要影响因素,进而对压裂裂缝设计参数进行了优化。现场应用效果显示分段多簇压裂工艺能够显著提高单井产量。

摘要：针对页岩气储层水平井分段多簇水力压裂过程中单压裂段内的多个压裂簇之间存在的相互干扰规律不清晰的问题,基于弹塑性力学理论,利用Abaqus有限元模拟软件建立了平面应变有限元数值模型,并以缝长和缝宽为研究对象对3个压裂簇同时扩展的工况进行了分析。研究结果表明:簇间距是影响缝间干扰的最主要因素,随着压裂簇间距的增大,簇间应力干扰会逐渐减小,且各裂缝的扩展变得趋于均匀;地层弹性模量的增大会促进各射孔簇裂缝的纵向延伸,但却会阻碍裂缝的横向张开;另外,压裂过程中适当增大压裂液排量对于得到长宽缝较为有利。模拟结果较为全面的说明了簇间干扰的存在及其对裂缝形态的影响,可以在一定程度上为多段分簇压裂设计优化提供参考。

摘要：水平井分段多簇体积压裂是实现致密油资源商业化开发的重要手段。文中基于位移不连续法,建立水平井分段压裂多井、多裂缝扩展计算模型,开发数值模拟软件,研究单井多簇压裂和多井工厂化压裂时的裂缝延伸规律。结果表明:多裂缝同步扩展时,受应力阴影效应影响,裂缝周围地应力发生改变,段内各裂缝间压裂液流量分配不均,裂缝发生不均匀扩展现象;合理布置压裂簇的数量与位置,可促进裂缝均匀扩展;多井平行压裂和交错压裂时,井间形成拉应力集中区,压裂段中部裂缝相互靠近,平行压裂裂缝易导通,交错压裂裂缝则易出现“雁型裂纹”;对于平行压裂和交错压裂,同步压裂裂缝延伸均匀性更强,压裂效果更好。该研究成果可为致密油储层工厂化压裂施工设计提供参考。

摘要：水平井多簇射孔分段压裂已成为非常规油气藏完井改造的关键技术,然而各压裂段中部射孔簇裂缝受跟端趾端射孔簇裂缝的应力干扰作用显著、扩展阻力较大,是导致多簇裂缝非均衡扩展的主要原因之一。通过优化设计簇间非均匀布孔方式,调节各簇射孔参数,均衡簇间液量分配,削弱缝间应力干扰,促进裂缝均衡扩展。为此建立了考虑压裂段/簇间应力叠加的分段多簇裂缝扩展模型,对比分析了纺锤形布孔、坡度布孔、均匀布孔等三类布孔方式的裂缝扩展规律及其作用机制,以缝长、缝高扩展形态差异性评价裂缝扩展均衡性,优选布孔方式,设计正交试验优化非均匀布孔参数。结果表明,典型页岩油储层参数条件下,纺锤形布孔的裂缝扩展均衡性最优,其次是均匀布孔、坡度布孔。其作用机制为纺锤形布孔的端部簇射孔摩阻大于中部簇1.4~16.7倍,跟端趾端裂缝对中部裂缝的应力干扰作用被削弱,从而增加了中部簇进液量分配,相比均匀布孔,裂缝扩展均衡性提高了17.2%。而坡度布孔趾端簇孔数占比35%以上,进液量占优,达49.3%,导致其对中部簇裂缝挤压作用显著,不利于裂缝均衡扩展。优化纺锤形布孔参数表明,总孔数49个、孔径10 mm、端部簇孔数比例24.5%时,簇间裂缝扩展均衡性达到最优。研究结果有望为非常规油气多簇压裂非均匀射孔设计提供有效方法。