縫洞型碳酸鹽巖油氣儲(chǔ)層在非主應(yīng)力方向上存在許多儲(chǔ)集體,水力壓裂開(kāi)采技術(shù)產(chǎn)生的壓裂縫傳統(tǒng)的擴(kuò)展模式為對(duì)稱雙翼擴(kuò)展線性裂縫,此方式很難溝通大量存在于非最大主應(yīng)力方向上的儲(chǔ)集體。定向射孔并控制水力裂縫擴(kuò)展路徑是解決此問(wèn)題的關(guān)鍵。通過(guò)定向射孔壓裂起裂模型判斷水力裂縫起裂,最大周向應(yīng)力準(zhǔn)則作為判斷裂縫轉(zhuǎn)向擴(kuò)展的依據(jù),結(jié)合順北某油氣田實(shí)測(cè)參數(shù),利用Abaqus擴(kuò)展有限元法對(duì)射孔方位角、水平地應(yīng)力差、射孔深度、壓裂液排量等影響水力裂縫近井筒轉(zhuǎn)向擴(kuò)展的因素進(jìn)行數(shù)值模擬。結(jié)果表明:射孔方位角、水平地應(yīng)力差是水力裂縫轉(zhuǎn)向擴(kuò)展的主要控制因素;射孔深度的影響受水平地應(yīng)力差的控制;壓裂液排量的大小對(duì)于水力裂縫轉(zhuǎn)向擴(kuò)展幾乎沒(méi)有影響。 

【文章來(lái)源】：科學(xué)技術(shù)與工程. 2020,20(27)北大核心

【文章頁(yè)數(shù)】：7 頁(yè)

【部分圖文】：

定向射孔模型及孔眼壁面應(yīng)力分布

如圖2所示,為順北某油氣田區(qū)塊碳酸鹽巖油藏分布示意圖。由圖2可知,縫洞型碳酸鹽巖油藏儲(chǔ)層存在很多孔洞和天然大裂縫,儲(chǔ)存著大量的油氣資源。目前現(xiàn)場(chǎng)壓裂施工的主要手段就是利用豎井沿水平最大主應(yīng)力方向進(jìn)行定向壓裂,盡可能溝通最大主應(yīng)力方向上的孔洞,進(jìn)行油氣回采。但是針對(duì)存在于非最大水平主應(yīng)力方向上的孔洞儲(chǔ)集體如何溝通,目前沒(méi)有一套切實(shí)可行的施工壓裂技術(shù)。以定向壓裂技術(shù)為基礎(chǔ),控制水力裂縫的轉(zhuǎn)向擴(kuò)展軌跡,從而溝通孔洞進(jìn)行油氣回采是目前最好的解決方案。在當(dāng)下初期探索階段,結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)值模擬是研究各個(gè)因素對(duì)近井筒水力裂縫轉(zhuǎn)向擴(kuò)展影響效果最有效的方法。根據(jù)順北油田現(xiàn)場(chǎng)某區(qū)塊實(shí)測(cè)參數(shù)設(shè)置模擬過(guò)程中的主要參數(shù),如表1所示。彈性模量為38.54 GPa,泊松比為0.19,最大水平主應(yīng)力σmax為170 MPa,最小水平主應(yīng)力σmin為136 MPa,垂向應(yīng)力σz為190 MPa,地應(yīng)力差異系數(shù)為k為 0.25(k= σ Η -σ h σ h ) ,井筒直徑為0.2 m。

由圖3所示,模擬在不同射孔方位角條件下,水力裂縫擴(kuò)展軌跡受水平地應(yīng)力差變化的影響。射孔深度L=1 m,排量5 m3/min固定。通過(guò)模擬結(jié)果可知,在不同射孔方位角條件下,不同的水平地應(yīng)力差大小對(duì)于壓裂縫轉(zhuǎn)向半徑的影響程度不同。在低射孔方位角下(θ≤30°),隨著水平地應(yīng)力差值的增加,近井筒轉(zhuǎn)向半徑在1～1.5 m之間小幅變化,水力裂縫的轉(zhuǎn)向半徑?jīng)]有發(fā)生明顯的變化。在中高射孔方位角下(θ≥45°),如θ=60°時(shí),降低水平主應(yīng)力差,轉(zhuǎn)向半徑從1.7 m增加至7.9 m,變化幅度陡增。從而可得在中高射孔方位角條件下降低水平主應(yīng)力差值能有效地增加壓裂縫轉(zhuǎn)向半徑,對(duì)提高定向射孔壓裂縫溝通儲(chǔ)集體的能力具有很好的指導(dǎo)作用。如圖4所示,模擬在不同水平地應(yīng)力差條件下,水力裂縫擴(kuò)展軌跡受射孔深度變化的影響。射孔方位角60°,排量5 m3/min固定。由模擬結(jié)果可知,在不同的水平地應(yīng)力差下,高射孔深度都可以獲得較大的轉(zhuǎn)向半徑,且隨著射孔深度的減小,裂縫擴(kuò)展的轉(zhuǎn)向半徑也隨之減小。在高水平地應(yīng)力差下,增加射孔深度對(duì)于壓裂縫轉(zhuǎn)向半徑的增大影響不明顯,轉(zhuǎn)向半徑在1.5～3.4 m變化。在低水平地應(yīng)力差下,增加射孔深度值能有效增加壓裂縫轉(zhuǎn)向半徑,由7 m增加到13 m,是提高定向射孔壓裂溝通儲(chǔ)集體能力的有效方法。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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碩士論文
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本文編號(hào)：3598372