水力压裂多裂缝起裂模拟试验与分析.PDFVIP

钻 采 工 艺 2009年 11月 · 38 · DRILLING ＆ PRODUCⅡON TECHNOLOGY Nov．2Oo9 水力压裂多裂缝起裂模拟实验与分析 刘 洪 ，罗天雨 ，王嘉淮 ，赵金洲 ，钟雨师。 (1董庆科技学院2新疆油田采油工艺研究院3油气藏地质及开发工程国家重点实验室．西南石油大学) 刘 洪等．水力压裂多裂缝起裂模拟实验与分析．钻采工艺，2009，32(6)：38—40 摘 要：对于石炭系天然裂缝性油气藏或某些砂岩油气藏，在水力压裂过程中容易产生近井或远井的多裂 缝，造成低砂比砂堵、施工压力升高等现象。为探索多裂缝的起裂机理，该实验采用真三轴模拟试验系统，分别模 拟了井斜、天然微裂缝、水平地应力差等因素对多裂缝形成、裂缝延伸轨迹的影响。实验表明，射孔排的位置对裂 缝的起裂位置、转向角度大小有支配作用；裂缝内压力大，或者水平应力差小，则裂缝转向慢 ，转向半径大；应力差 大则形成多裂缝的可能性增大；井斜增大，则形成多裂缝的可能性增大；天然裂缝的产状对多裂缝的形成有支配作 用；天然裂缝在裂缝延伸过程 中的四种作用包括横穿、顺从、先顺从后变向、造成多裂缝等 ；多裂缝延伸压力异常。 该实验的结果对于研究多裂缝的形成机理有重要的参考意义。 关键词：物理模拟；多裂缝；地应力；天然裂缝 ；水力压裂 中图分类号：TE311 文献标识码：A DOI：i0．3969／j．issn．1006—768X．2009．06．O11 水力压裂室内模拟试验是直观认识裂缝起裂和 大小，但保证压差大小；天然裂缝用纸片代替。实验 延伸机制的重要手段，通过模拟地层条件的压裂试 设计如表 1所示。 验，可以对多裂缝的起裂和延伸的过程进行监测，并 二、实验装置、岩样制备、试验流程 可对形成裂缝的形态进行直接观察。因此，能够认 识诸种因素对多裂缝延伸轨迹、多裂缝形成、多裂缝 大型真三轴模拟试验系统由大尺寸真三轴试验 延伸压力、裂缝分叉等等方面的影响。姚飞…通过 架、MTS伺服增压泵、LocanAT声发射仪、稳压源、 物理模拟发现，天然裂缝显著影响水力裂缝的延伸， 油水分离器及其他辅助装置组成(见图1)。 天然裂缝性地层中水力裂缝的延伸具有一定的随机 岩样用纯水泥和石英砂以3：1比例浇铸而成， 性 。该实验是按照网络天然裂缝的形态 (烧结的) 在浇铸岩样的同时将钢管预置在岩样中，作为模拟 来实验 ，考察压裂后宏观的裂缝形态，没有考察天然 井筒。浇铸成型后的岩样尺寸为300mm×300mm 裂缝对近井 多裂缝的影响。李玉喜 通过研究认 ×300mm的立方体。 为，天然裂缝在压裂时活动与否，主要取决于地应力 将岩样放入压机后，安装压力板和压机的其他 差、岩石和天然裂缝的抗张强度及裂缝与最大主应 部件 。岩样安装完毕，由液压稳压源施加三向围压， 力方向间的夹角等因素。但是，只是针对不同天然 再根据选定的排量 向模拟井眼泵注压裂液，直到岩 裂缝组合对压裂裂缝特征的影响理论研究，没有室 样破裂。在开始泵注压裂液的同时，启动数据采集 内实验来印证。本实验的目的主要是考察不同因素 系统记录泵注压力等参数。岩样破裂后，观察形成 对近井多裂缝的影响，考虑了天然裂缝、地应力场、 的裂缝形态。 ， 井斜等因素对多裂缝形成的影响。 三、试验结果及分析 一 、 实验设计 1．试验结