摘要：随着川渝地区的钻井深度不断增大,管柱在下入过程中易受到井内岩屑的影响,进而出现卡钻现象,甚至发生钻具断裂等重大事故。为了提高川渝地区页岩气水平井内的岩屑运移能力,设计了2种新型钻杆——悬浮式铝合金钻杆和新型脉冲射流钻杆,并与普通钻杆进行对比分析。首先,对3种钻杆的结构与携岩原理进行理论分析。然后,在ANSYS软件中建立3种钻杆的携岩仿真模型,通过采用不同的网格划分方法来验证各仿真模型的网格无关性与收敛性,并利用搭建的室内岩屑运移装置验证了仿真模型的准确性。最后,在岩屑粒径、钻井液入口排量和井斜角等因素改变的情况下,对3种钻杆的携岩能力进行了仿真分析。结果表明,悬浮式铝合金钻杆和新型脉冲射流钻杆的携岩能力相比普通钻杆有所提高。研究结果对提高水平井内的岩屑运移速度、改善井眼清洁度和减少岩屑床生成具有重要意义。

摘要：四川盆地长宁—威远国家级页岩气示范开发区在水力压裂施工期间发生了严重的套管变形,给压裂施工及后续生产作业带来了严重影响。为厘清套管变形问题原由,探寻解决途径,本文以四川盆地长宁—威远区块H平台为实例研究对象,观察该平台的套管变形分布情况,识别断层产状,建立地质力学模型,并分析水力压裂施工下断层滑动的风险概率。H平台套管变形位置与蚂蚁体断层、微地震信号之间的相关性分析表明,水力压裂诱发的断层滑动可能是造成套管发生变形的原因,且MIT多臂井径测井显示套管变形形状呈S型剪切变形,该变形特征与断层上下两盘相对错动的剪切特征一致。由此,基于该区块的地质构造特征,以蚂蚁体技术识别的断层为主体,以微地震信号解释的断层为补充,全面观察断层产状并建立断层模型。分析该区块的常规测井、成像测井和小型压裂测试等数据,获取该区块的地应力及孔隙压力,建立该区块地质力学模型。利用摩尔库伦准则分析断层在水力压裂施工后的激活状态,并应用定量风险分析(QRA)评价断层滑动风险高低及各因素对断层滑动的敏感性。分析结果表明,该平台大部分断层在现今地应力状态下均接近临界应力状态,处于优势滑动方位的断层在当前施工条件下容易被激活。在水力压裂诱发的孔隙压力扰动值为17 MPa情况下,与套管变形井段相交断层的滑动概率最低达65%,证明大部分套管变形的确是由水力压裂诱发的断层滑动所引起。在本例分析中,孔隙压力和摩擦系数对断层滑动风险结果的影响最大,将两者的误差控制到最小可以使风险评估模型预测的结果更准确。综上,基于此风险评估结果,可以识别水力压裂施工下断层滑动风险的高低,为优化井眼轨迹设计以减缓套管变形提供参考,该方法可能为解决套管变形问题提供一种有效的分析方法。

摘要：页岩气开发需要通过水力压裂技术形成缝网系统,为了研究天然裂缝特征对页岩储层渗流的影响,基于页岩储层中的质量守恒定律、朗格缪尔吸附方程及达西定律等,推导出了用于描述储层压裂区域内气体渗流行为的数学模型;基于该数学模型对引入的嵌入离散裂缝模型进行数值模拟,将模拟结果与已有文献结果,以及与现场实际生产数据进行对比,验证了模型的正确性;并在不同的天然裂缝渗透率、密集度、倾斜角组合情况下进行了页岩储层渗流数值模拟,研究了不同天然裂缝特征组合对页岩储层渗流的影响。研究结果表明:该数学模型能较好地模拟出储层情况,改变天然裂缝渗透率、密集度、倾斜角等参数均对页岩储层渗流行为有明显影响,增加天然裂缝渗透率会加大倾斜角、密集度对储层渗流的影响,对产气量的影响约10%;增加密集度会加大渗透率对储层渗流的影响,减小倾斜角对储层渗流的影响,对产气量的影响约6.3%;增大倾斜角会同时减小密集度、渗透率对储层渗流的影响,此现象可能是由于天然裂缝与水力裂缝交叉位置数量降低所致。该成果一方面可加深对不同天然裂缝特征组合与储层渗流潜在联系的科学认识;另一方面,所描述的天然裂缝特征的影响规律可对设计水力压裂施工方案、提高储层产量提供参考。

摘要：四川盆地南部龙马溪组页岩气资源潜力大,但页岩地层裂缝发育,对页岩气的保存条件具有较大影响,在页岩气工程开发过程中容易造成井间压窜,给页岩气的勘探和开发带来困难。针对LZ区块FJ向斜构造进行地震物理模拟研究,依据目标工区地质模式、地震解释结果及裂缝发育特征设计地震物理模型,在目标地层中设计具有不同参数的裂缝带,进行地震物理模型制作和数据采集,开展裂缝带的地震波场响应特征分析,并对物理模型的地震数据进行处理和反演,开展裂缝预测研究。叠前地震反演结果表明,经过优选叠前裂缝预测方法,可利用阻抗因子F和AVO梯度等敏感参数预测裂缝密度,利用纵波阻抗、λρ和AVO截距等敏感参数预测裂缝倾角。利用地震物理模型技术分析裂缝参数对应的地震响应特征,可检验不同裂缝预测方法的有效性,为目标工区的页岩地层裂缝预测和综合解释提供依据。

摘要：我国于2010年实施第一口页岩气井压裂,历经10年的发展,已经成为全球第二个掌握页岩气开发核心技术的国家,实现了页岩气压裂技术从无到有、从跟跑到部分领跑的发展跨越,创建形成了适合于我国中浅层海相页岩气开发的压裂理论与技术体系。为了助推我国页岩气产量实现新的跃升,在梳理中美两国页岩气压裂技术发展进程的基础上,全面回顾了我国在页岩气压裂基础理论与优化设计方法、液体体系、压裂工具及工艺技术方面的发展历程与进展现状,总结了压裂甜点识别、缝网扩展模拟与调控、岩体水化与返排控制、缝网体积评价表征等基础理论与优化方法的研究成果;论述了滑溜水压裂液体系、少水或无水新型压裂液的研制与应用;评价了可钻复合桥塞、可溶性桥塞、大通径桥塞和套管固井滑套等分段压裂工具的发展与自主研发水平;阐述了现场工艺技术的实施状况,包括早期实施的常规分段分簇压裂到目前的“密簇”压裂、暂堵压裂等。在此基础上,系统分析了目前我国页岩气压裂技术面临的挑战,展望了相关技术的发展方向。结论认为,我国需要持续开展适合于国内深层—超深层海相页岩气、陆相—海陆过渡相页岩气的压裂理论与技术方法攻关研究,以支撑和助推未来我国页岩气高效开发。

摘要：页岩中含有一定量的黏土矿物,在与水基压裂液接触后会表现出与泥岩相同的膨胀特性和强度弱化效应,进而引起套管外载增加,在页岩储层压裂过程中套管出现不同程度的变形问题。以渝东北地区龙马溪组页岩为研究对象,开展不同溶液体系下页岩的自吸、膨胀特性物理实验,分析页岩水化对其岩石力学特性的影响。结果表明:页岩吸水量与时间呈对数递增关系,在不同溶液体系中,吸水量大小表现为蒸馏水>地层水>滑溜水,含有减阻剂浓度小的滑溜水体系更利于减弱页岩的吸水能力;页岩膨胀率与时间呈逐渐增长趋势,黏土矿物含量、围压和溶液体系对页岩膨胀率影响明显,相对于黏土含量,围压对膨胀率影响更加明显,页岩在溶液体系中的膨胀性能表现为蒸馏水>地层水>滑溜水;页岩的抗压强度和弹性模量都随着水化时间的增加整体呈线性递减规律。研究结果对完井过程套管强度设计具有一定的指导意义。