摘要：鄂尔多斯盆地东北缘临兴气田以多薄互层型致密砂岩储层为主,储层岩性复杂、渗透率低,受多种因素影响且作用机理不明确,导致压裂施工难度大、效果差异大。为此,针对临兴气田致密砂岩储层不同岩石组分、黏土含量、粒径、沉积旋回、平面及纵向非均质性等特性,设计并开展了不同地质条件下的水力压裂室内大型三维物理模拟实验。根据相似准则,参照二叠系石盒子组三向地应力、岩石强度、井身结构参数、现场压裂施工参数,确定了实验基本参数。根据临兴气田典型井主力储层特征,制作了考虑不同岩石组分、黏土含量、粒径、沉积旋回组合、平面非均质性组合、纵向非均质性组合的15块立方体岩心,开展了15组压裂模拟实验,并从分析注入压力曲线和观察岩样破裂面两个方面总结了影响水力压裂缝扩展规律的储层主控因素。研究表明,岩石矿物和粒径、沉积旋回、平面及纵向非均质性对致密储层裂缝扩展形态有显著影响。砂岩粒度较大、胶结较弱、黏土含量较高、平面非均质性较强,使得裂缝面更易于屈曲,扩展压力增大,导致加砂困难;沉积旋回会使得水力压裂缝易于沿旋回层面扩展,从而形成水平缝,其中反旋回界面突破难度比正旋回大;由于砂—泥层间界面、砂—煤层间界面、天然砂岩弱面易被激活,从而产生“工”或“T”字形裂缝,对于砂泥多薄互层还会产生“工”+“T”+“十”字形的组合裂缝。实验研究揭示了不同地质条件下的水力压裂缝扩展形态,也为类似区块的研究提供了借鉴。

摘要：对长宁页岩气示范区水平井裂缝扩展形态认识不清、井间干扰频繁等问题严重制约了页岩气藏的高效开采。对此,文中基于地质-工程一体化思想,结合适用于多井压裂分析的有限元-离散裂缝网络(FEM-DFN)方法,分析了水平井组体积裂缝扩展形态及天然裂缝对水力裂缝扩展的影响,厘清了井间干扰因素。结果表明:在天然裂缝带发育区域,天然裂缝带对水力裂缝的诱导、捕获和阻隔作用主导了水力裂缝的扩展行为;天然裂缝带导致的水力裂缝不对称扩展、非均匀起裂是造成井间干扰的重要原因;天然裂缝带中各类裂缝的发育程度对水力裂缝扩展有重大影响。该研究成果可为长宁页岩气藏高效水力压裂参数设计提供支撑和依据。

摘要：通过对巧家盆地第四纪洪积物沉积阶段及其沉积年代进行分析,为小江断裂带北段第四纪活动性研究提供沉积学证据。研究结果表明:巧家盆地形成于早更新世中期,平均断陷速率为0.59 m/ka,共发育了5个洪积相沉积层。第四纪以来小江断裂带北段处于构造平静期与活跃期相互交替的阶段,期间共经历了早更新世中期~1.6 Ma,0.81~0.79 Ma,0.65~0.59 Ma,0.48~0.4 Ma,0.12 Ma至今等5期构造活跃期,其中0.48~0.4 Ma和0.12 Ma至今为小江断裂带北段构造活动最强烈的阶段。小江断裂带北段活动性与新构造运动过程有着密切的成因联系,受控于青藏高原东南缘持续的侧向扩展挤出作用,但相较于断裂带中段活动性偏弱。

摘要：掌握油田原油在注CO_(2)过程中是否混相及油层沥青质的沉淀规律具有重要意义。设计了一套高温、高压混相及沉淀实验装置,并开展CO_(2)混相驱胶质、沥青质析出规律的实验研究,模拟东河6油藏注气开采过程,判断注入气体与地层流体是否达到混相,表征油层内胶质、沥青质的析出规律。实验结果表明:东河6油藏注CO_(2)驱提采机理为一次混相;沥青质相对沉淀量随CO_(2)注入比例的增加而迅速增加后又缓慢减少,胶质相对沉淀量随注入比例的增加先降低后增加;注CO_(2)后降压衰竭开采优先采出饱和烃,油层原油沥青质含量迅速增加。东河6油藏注CO_(2)驱保持最低混相压力45.4 MPa以上开采,可提高驱替效率,减少开采过程中胶质、沥青质的析出,提高原油采收率。研究结果可为注CO_(2)油藏提供一种混相压力及沥青质沉淀测定的方法,支撑注CO_(2)油藏开发方案的制定。

摘要：现有旋转滑动钻井工具无法同时实现隔离上部钻具旋转和钻头破岩产生的反扭矩,且工具面角不可控。基于此,设计了分时动态隔离上部钻具旋转和承载下部钻具扭矩的反扭矩定向钻井系统;研制了反扭矩定向系统样机;利用该样机开展了实钻测试,实钻总进尺57 m,工具面角控制精度小于±5°、造斜率达23.0°/100 m,平均机械钻速约为6.5 m/h(泥岩)。研究表明:研制的反扭矩定向系统可同时隔离上部钻具旋转和下部钻具扭矩;能精确控制工具面角,实现了下部钻具自动精确导向钻井的功能,验证了反扭矩定向系统结构设计理论的正确性。相关成果有望解决滑动钻进钻柱“托压”和井眼轨迹控制难题,提高弯螺杆滑动导向钻井时效。

摘要：综合考虑储集层物性和力学参数的非均质性、初次压裂裂缝以及实际注采制度影响,提出了一套致密砂岩油注采开发过程中储集层多物理场四维地应力演化数值模拟方法,建立了致密砂岩油储集层渗流-地质力学耦合的四维地应力演化模型,以鄂尔多斯盆地华庆油田元284区块为例,开展了水平井注采开发过程中四维地应力演化规律研究。研究表明:①受注采关系影响,注水井处三向应力增大,生产井处三向应力减小,但平面上水平两向主应力沿各自应力方向呈明显的条带状分布。②注采开发过程中,水平两向主应力差在注水井所对应的水平井井筒处最大,而在注水井之间的未动用区域则最小;在注水井处最大水平主应力方向变化最大,且呈径向汇聚状分布。③注采井网中,水平井重复压裂时,水力裂缝受地应力影响会出现非对称扩展和方向偏转。研究结果有效指导了致密砂岩油水平井注采井网调整和重复压裂设计。

摘要：随着地震勘探进程的不断深入,需要更有效的流体识别方法满足日益提高的储层预测精度的要求。根据动态等效介质理论设计的两层储层初始模型推导了逆品质因子与速度的最佳正弦拟合解析式,定义了依赖频率的纵、横波衰减参数,并构建了利用叠前角道集和岩石模量反演衰减参数的算法。通过模型试算和实际数据应用验证该算法,结果显示:纵、横波衰减参数对含流体储层的敏感度高,衰减参数属性反演结果能够有效识别高含气饱和度储层;纵波衰减参数受背景干扰小,能更准确地识别含气储层。所提算法为有效利用衰减属性进行流体识别提供了一种新的途径。

摘要：重复压裂是缓解煤层气产量下降,提高采收率的有效方法之一。为了解决传统三维静态模型无法预测强非均质性储层在生产过程中地应力变化的问题,以沁水盆地东南部煤层气储层为例,围绕煤层气开采条件下渗流—应力耦合的四维地应力演化问题,创建了煤层气藏有限差分渗流矩形正交网格和有限元地质力学三维四面体网格的数据动态相互映射子程序,结合煤岩储层的非均质性和煤层气藏地质模型,建立了基于地质工程一体化的煤层气储层四维地应力多物理场耦合模型。研究结果表明:①地应力反演结果与现场测试结果误差小于8%,证明了本文提出的四维地应力模型具有较高的计算准确度;②经过14年的开采,目标区内孔隙压力下降了约0.70 MPa,最大水平主应力下降了1.14~1.54 MPa,最小水平主应力下降了1.79~1.87 MPa;③天然气产量较高的井周附近,地应力方向有明显偏转;对比6口重复压裂备选井地应力变化强弱,P9井地应力偏转程度高,对该井3#煤层重复压裂施工,取得了较好的增产效果。结论认为,研究成果可为煤层气等非常规油气藏的排采制度调整、加密井井壁稳定性分析、重复压裂优化设计等提供技术支撑和借鉴。

摘要：为提高页岩气田储量动用程度,重庆涪陵国家级页岩气示范区自2018年率先在国内部署页岩气开发调整井并实施压裂。由于一次井网开采后地层非均质性变强、地应力—压力场动态变化导致的压裂造缝预测和有效控制难度增加等问题,给气田采收率整体提升带来极大挑战。为此,以重庆涪陵国家级页岩气示范区焦石坝区块为例,基于井组整体有效动用,提出了以四维动态地质力学模拟分析为核心,以井间精准布缝优化设计、纵向分层促缝—控缝精细化设计和井间干扰识别与实时调控为关键措施的页岩气开发调整井立体缝网精准压裂工艺关键技术。研究结果表明:①老井裂缝低压亏空区产生诱导效应和水平两向应力差增加导致的人工裂缝复杂度降低,是调整井压裂效果受限的主要因素;②密切割增大储层接触面积、多场动态演化规律、多层储层特征差异化等是实现开发调整井压裂精细化设计和现场施工效果的核心方法;③基于地质工程一体化的压裂设计及可迭代式优化压裂施工解决了新老井协同受限、新井改造效率低等难题,下部气层加密井单井测试产量提高10.8%,上部气层单井测试产量提高1倍,新井压裂试气综合费用同比降低20%~30%,单井提产降本效果显著。结论认为,页岩气开发调整井压裂关键技术不仅对同类型页岩气藏开发调整井增产改造具有重要借鉴意义,而且还为示范区开发调整阶段持续稳产、上产提供了有力技术支撑,并有助于推进四川盆地千亿立方米天然气生产基地建设。

摘要：页岩气藏压裂过程中,常遇到因施工压力超限储层压不开、近井地带裂缝形态复杂而引起砂堵的恶性事故,如何有效模拟复杂裂缝的起裂与交错扩展形态是页岩气体积压裂优化设计的关键。为此,基于有限元—离散裂缝网络(FEM-DFN),考虑水力裂缝扩展的非线性损伤破裂力学行为与裂缝面摩擦效应,改进了拉伸—剪切复合破裂模式的本构方程,建立了基于显式时间积分的页岩气储层水力压裂复杂裂缝交错扩展的多场耦合模型,并在实验室和现场微地震监测中进行了验证。研究结果表明:①水力裂缝与天然裂缝交错机制主要为2类,即被天然裂缝诱导并沿天然裂缝扩展、直接穿透天然裂缝,地质与工程因素对交错机制的转变存在阈值,当排量超过26 m^(3)/min时,或压裂液黏度超过40mPa·s时,或应力差超过18MPa时,或裂缝面摩擦系数超过0.8时,水力裂缝将直接穿透天然裂缝;②天然裂缝对水力裂缝的诱导作用随着两者夹角的变化而变化,在夹角较小的情况下,水力裂缝容易在最大水平主应力方向交汇点之前提前被天然裂缝诱导,而当夹角增大时则在交汇点处进入天然裂缝扩展,且表现为一侧拉张裂缝一侧剪切裂缝;③相邻两簇水力裂缝容易在天然裂缝的诱导作用下相互吸引,进而交汇成优势主裂缝。结论认为,天然裂缝的分布状态是决定压裂裂缝复杂度的关键性因素,研究成果可为中深层页岩气压裂裂缝分析和施工参数优化提供理论与技术支撑。