浅层砂岩垂直井分段压裂起裂压力研究.pdfVIP

参由 气 田 浅层砂岩垂直井分段压裂起裂压力研究 开 发 裴玉彬1，闫士亮2，晁明哲3，田雨1 (1．西安石油大学，陕西西安710065； 2．长庆油田第五采油厂，陕西西安712000；3．中国石油海洋工程有限公司，天津大港300280) 摘 要：浅层砂岩垂直井分段压裂，初次裂缝压裂的产生会对后续缝的起裂压力产生影响。在综 合考虑了原始井筒周围地应力场的基础上，结合叠加原理和弹性力学理论，建立了浅层砂岩诱导应力 场中井筒周围应力场应力分布模型和起裂压力的计算模型。研究结果表明：诱导应力场的分布受裂缝 缝长、裂缝间距和原始地应力场的影响。在初次裂缝缝长一定的前提下，裂缝间距越小对诱导应力的 影响越大。在裂缝间距一定的前提下，裂缝缝长越长对诱导应力场的影响越大。 关键词：应力场；诱导应力；起裂压力 357 A 中图分类号：TE 文献标识码： 文章编号： 1004—0935(2012)09—0929—04 水力压裂油气井增产的重要改造措施之一，特 模型假设裂缝的形态为水平裂缝，裂缝的截面 别是对于浅层砂岩的低渗透油气田。目前对水力压 为椭圆形，半缝长度为三／2。取浅层砂岩井的井筒 裂起缝的研究关注点主要为地层的破裂压力，浅层 方向睡；直于主应力的方向)为工轴，以裂缝缝长方 砂岩水力压裂中希望形成两条或两条以上水平缝解 向(最小的主应力方向)为Y轴。选取应力的方向，其 决储层动用程度和采油速度，先压裂的水力裂缝会 中拉应力为正，压应力为负。在上图1示坐标系中， 在井筒周围产生诱导应力场，对后续裂缝的起裂应 初次压裂的水力压裂裂缝在点(x，Y)处产生的诱 力场会产生影响。 导正应力和剪应力分别为： 现在研究中对于地层复杂应力场的研究还不是 很深入，特别是裂缝间诱导应力场对压裂起缝的影 sin詈∽。+∥：，+ 盯；。；=pr。l＼。c‘2／、『sinfl 响问题，机理研究还很少。本文针对以上问题，根 据叠加原理、弹性力学理论，建立了井筒附近诱导 应力场分布模型、破裂压力和起裂角的计算模型， pb(砖训一屯 对浅层水平裂缝压裂的裂缝起缝机理、压裂过程中 诱导应力场的分布进行了细致的研究，能为浅层砂 sin}(fl,+以，+。，， 岩压裂设计及技术的优化提供理论基础。 =～r／…c2，、『sinfl 1分段压裂垂直井井筒井壁应力分布 1．1 初次压裂缝诱导应力场分析 p》(砷斟1c 浅层砂岩垂直井压裂，由于垂直地应力小于水 O-：镕}=v(o-x*}+19y*}) 平地应力的缘故产生垂直于井筒的水平缝。对初次 压裂产生的诱导应力场分析以均质、各向同性的二 。‰；=p三(轷啦咖例 维平面应变模型为研究的基础，建立了水力压裂裂 其中， 缝诱导复合应力场的几何模型【l。2】，如图1所示。 ＼属∥ (2) ／9少 2屹=√x2+(y-c)2，∥=tan～(x／一y) ／f2。。 蟛 上 l f 图1 水力压裂裂缝诱导应力场几何模型 收稿日期：2012-06