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

【文章來源】：科學技術(shù)與工程. 2020,20(27)北大核心

【文章頁數(shù)】：7 頁

【部分圖文】：

定向射孔模型及孔眼壁面應力分布

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層存在很多孔洞和天然大裂縫,儲存著大量的油氣資源。目前現(xiàn)場壓裂施工的主要手段就是利用豎井沿水平最大主應力方向進行定向壓裂,盡可能溝通最大主應力方向上的孔洞,進行油氣回采。但是針對存在于非最大水平主應力方向上的孔洞儲集體如何溝通,目前沒有一套切實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)向擴展軌跡,從而溝通孔洞進行油氣回采是目前最好的解決方案。在當下初期探索階段,結(jié)合現(xiàn)場實測數(shù)據(jù)進行數(shù)值模擬是研究各個因素對近井筒水力裂縫轉(zhuǎn)向擴展影響效果最有效的方法。根據(jù)順北油田現(xiàn)場某區(qū)塊實測參數(shù)設(shè)置模擬過程中的主要參數(shù),如表1所示。彈性模量為38.54 GPa,泊松比為0.19,最大水平主應力σmax為170 MPa,最小水平主應力σmin為136 MPa,垂向應力σz為190 MPa,地應力差異系數(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,水力裂縫擴展軌跡受水平地應力差變化的影響。射孔深度L=1 m,排量5 m3/min固定。通過模擬結(jié)果可知,在不同射孔方位角條件下,不同的水平地應力差大小對于壓裂縫轉(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,降低水平主應力差,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力差值能有效地增加壓裂縫轉(zhuǎn)向半徑,對提高定向射孔壓裂縫溝通儲集體的能力具有很好的指導作用。如圖4所示,模擬在不同水平地應力差條件下,水力裂縫擴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,裂縫擴展的轉(zhuǎn)向半徑也隨之減小。在高水平地應力差下,增加射孔深度對于壓裂縫轉(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集體能力的有效方法。

【參考文獻】：
期刊論文
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碩士論文
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本文編號：3598372