重复压裂气井造新缝机理研究.pdfVIP

天然气工业 重复压裂气井造新缝机理研究* 刘洪1’2 赵金洲1 胡永全1 刘威2 胡国恒3 李山凤4 1．“洫气藏地质及开发工程”国家重点实验室；西南石油学院2．重庆科技学院石油工程系 3．中国石油吐哈石油勘探开发指挥部地质研究院4．中国石油西南油气田分公司重庆气矿 刘洪等．重复压裂气井造新缝机理研究．天然气工业，2004；24 12 ：102～104 摘要 重复压裂技术是提高低产压裂井产量的有效途径之一。重复压裂新裂缝的重新定向，有利于在油气 层中打开新的油气流通道，更大范围地沟通老裂缝未动用的油气层，大幅度地增加油气产量，进一步提高油气藏的 开发效果，因此，重复压裂新裂缝的重新定向分析是具有相当难度和应用价值的核心问题，也是制约重复压裂优化 设计的关键。文章系统地研究了重复压裂井中的应力大小和方向的变化，并在此基础上探讨了新缝重定向、重压 造新缝机理、重复压裂的最佳时机t新缝延伸规律和缝长特征等问题。现场实践证明，该研究成果具有较强的理论 依据和实用价值，为低渗透油气田后期开发的增产稳产提供了重要的技术措施。 主题词 重复压裂 应力场 应力分析压裂裂缝 机理 裂缝方位 设计的关键。根据弹性力学理论和岩石破裂准则， 一、引 言 裂缝总是沿着垂直于最小水平应力方向起裂，因此， 重复压裂技术是低渗透油气田开发中后期增产 重复压裂井中的应力场分布决定了重复压裂新裂缝 稳产的重要技术措施。实施改向重复压裂可以在储 的起裂和延伸。 层中打开新的流体流动通道，更大范围地沟通老裂 1．重复压裂气井诱导应力模型 缝未动用的油气层，大幅度增加油气产量，进一步提 张开的初次人工裂缝产生诱导应力，引起裂缝 高油气藏的开发效果。 周围的应力增加，如果裂缝由于支撑剂作用保持张 根据弹性力学理论和岩石破裂准则，裂缝总是 开，这种影响将始终存在。大量现场研究和室内实 沿着垂直于最小水平应力方向启裂，因此，重复压裂 验表明，应力增加的上限为泵注停止关井时的裂缝 井中的应力场分布决定了重压新裂缝的启裂和延 净压力，然而，实际上由于关井时支撑剂浓度约为压 伸。垂直裂缝井中，张开的初次人工裂缝产生诱导 实情况下的一半，因此，应力增加上限大约为关井时 应力以及生产活动引起的孔隙压力变化改变了油气 裂缝净压力的50％，如果裂缝形态短而宽，其影响作 井周围的应力分布状况，当诱导的应力差足以改变 用将很大∞3。为了模拟张开的初次人工裂缝产生的 地层中的初始应力差，则在井筒和初始裂缝周围的 诱导应力，笔者运用弹性力学相关理论建立了人工 椭圆形区域内应力重定向：初始最小水平应力的方 支撑裂缝诱导应力模型。3。 向可能转变为目前最大水平应力方向，而初始最大 同时，初始裂缝产生后，油气井的生产活动将在 水平应力的方向则变为目前最小水平应力方向。3。 井眼和初始裂缝周围的椭圆形区域内导致局部孔隙 因此，重复压裂的起裂和延伸以及缝长与初次裂缝 压力的重新分布，因此，初次人工裂缝和孑L隙压力的 相比，具有某些新的特点。 变化产生了诱导应力，’改变了重复压裂井周围的应 力场分布，导致应力的大小和方向发生了变化。笔 二、重复压裂井应力场分析 者利用流固耦合等理论建立了垂直裂缝气井生产引 重复压裂新裂缝的重新定向分析是具有相当难 起的诱导应力计算模型㈣，用来模拟垂直裂缝气井 度和应用价值的核心问题，也是制约重复压裂优化 生产活动产生的诱导应力。 119 部分成果。 重点实验室项目“重复压裂裂缝延伸规律研究” 编号：PLN 石油路1号。电话： 023 座机电话号码。E-mail：liubett@vip．sina．eom 万方数据 ·102· 第24卷第12期 天然气工业 2．重复压裂井应力重定向机理 在前次裂缝方向上某点T处起裂而重新定向。 重复压裂井中人工水力裂缝产生的诱导应力、 生产过程中引起的应力变化，改变了重复压裂井中 的应力场分布。应力场大小发生变化的同时，可能 引起应力场方向的变化，使主应力方向逐渐或者突 然重定向，也可能保持不变，具体的情况取决于时间 和空间上应力场变化的大小和方向¨3。 应力重定向区 选取四川某气田的某储层中的3个点的应力方 ————————+ ，o十so 向的变化进行研究∞’。3个点的空间分布为图1所 示：初始应力的最大主方向与通过坐标轴 轴 的点1 平行，即点1位于人工裂缝面上；初始最小应力方向 | 与通过点3的坐标轴 轴 平行，即点3位于垂直人 工裂缝缝长方向上；点2为平面上对角线上的点。 个。 。 r” 掰新二≥／／卜。 一一／ 图2重压裂缝重定向理论模型 2．重复压裂的最佳时机 为了定量确定重复压裂产生新裂缝的最佳时 机，需要考虑裂缝转向之前的长度和当时的孔隙