Crustal Stress Measurement for Significant Project Construction and Its Application in Design

The hydrofracturing technique has developed into a reliable and practical method for determining the original three-dimensional crustal stress state of underground caverns,the load-bearing capacity of a high pressure cavern itself,and the high pressure hydraulic permeability of rock masses,and has also been extensively used in disposal of nuclear waste,long and deeply-buried traffic channels and high-pressure cavern engineering for hydraulic power plants.The practice shows that the comprehensive measurement of the physical parameters of the rock mass and taking full use of the wall rock load-bearing capacity to optimize the engineering design hold are very useful in ensuring the engineering safety and improving the design level.     

煤岩水力压裂起裂压力和裂缝扩展机制实验研究

为了研究煤岩水力压裂的起裂压力和水力压裂裂缝扩展规律,采用型煤试样,利用自主研发的水力压裂实验系统,参照现场压裂施工制定了“施加三向应力-顶部注水”的煤岩水力压裂物理模拟实验方案并开展了水力压裂实验,分析了不同条件下泵注压力和水力压裂裂缝。实验结果表明：压裂液泵注排量越大,起裂压力越大。三向应力满足最大水平主应力σ_H > 垂向应力σ_v > 最小水平主应力σ_h,水力压裂裂缝沿着垂直于σ_h的方向扩展。σ_v和σ_h一定,随着σ_H的增大,煤岩起裂压力先增大后减小,水力压裂裂缝扩展路径越平直。当σ_H远大于σ_v和σ_h时,水力压裂裂缝扩展路径越复杂,分叉缝角度越大。研究结果可为煤岩水力压裂理论的完善提供一定的参考和借鉴。     

油气藏水力压裂计算模拟技术研究现状与展望

水力压裂技术是油气藏尤其是页岩气开发中的核心技术,利用数值模拟方法进行压裂优化和产能预测又是水力压裂成功的关键。本文首先介绍了水力压裂技术的发展历程。然后从计算模型(二维模型、拟三维模型和全三维模型)和数值模拟方法(基于连续介质和基于非连续介质)两方面对油气藏开发领域的水力压裂计算模拟技术进行较全面的总结。最后,从以下3个方面指出现今研究的不足并提出了进一步的研究建议:(1)全三维模型的完善-全三维模型应当与真实的工程参数和监测数据结合,用于校正模型本身,而校正后的全三维模型又可预测和优化新的现场水力压裂作业; (2)数值模拟方法的选用-已有的水力压裂数值模拟方法种类繁多,需要针对各种方法的适用范围、计算效率和模拟效果等,进行全面的比较和优化; (3)页岩储层中天然裂缝网络的数值模拟-天然裂隙网络加剧了页岩储层力学性质的各向异性,同时水力裂缝沟通天然裂缝活化扩展是有利于储层的增渗增产,对压裂缝网的形态、尺寸和连通率等起着至关重要的作用。因此,数值计算过程中综合考虑页岩储层中天然裂缝与水力裂缝的相互作用,将是未来水力压裂模拟的热点。     

考虑压裂液返排的致密气藏气水两相产能分析

大部分压裂水平井产能模型以单相气体流动为主,忽略气井早期返排阶段压裂液和气体共存现象。基于线性双重孔隙模型,建立致密气藏气水两相早期返排计算模型,将储层改造区域(SRV)分为天然裂缝与基岩系统,其中天然裂缝系统为气水两相流动,基岩系统为单相气体解吸;根据实际返排液体积拟合,分析天然裂缝系统动态相对渗透率与时间的关系,采用Laplace变换方法对模型进行求解,研究有效孔隙体积和初始返排率对模型气井产能的影响。致密气藏x1井的应用结果表明:初始返排率越高,气井产能越高,气水两相早期返排分析模型产能拟合效果较好;结合产水量无量纲压力与平衡时间的关系,计算裂缝总体积为22.191×10~3 m~3,基岩—裂缝接触面积为2.456×10~5 m~2,平均裂缝开度为45.2 mm。该结果对致密气井压裂效果评价和产能预测具有指导意义。     

杭锦旗区块二叠系气层产能影响因素分析

杭锦旗区块上古生界二叠系发育了多套近源陆相碎屑岩沉积，自下而上存在着多套含气层砂体。储层具有中低孔低渗且纵横向非均质性较强等特征，致使气层需压裂改造后才具有一定产能。综合运用薄片、X衍射、压汞等实验资料及钻井测试成果，对气层的伤害、产能与探测半径和产能系数之间关系等进行分析研究，认为本区气层易受外来侵入流体污染，压裂规模和解堵有效程度将制约着气层产能。因此，若要有效改造气层和提高天然气产能。必须针对本区二叠系气层特有的特征，研究和采用合理的钻井技术、压裂工艺保护气层和加大压裂规模、扩大其渗流面等气层改造方法。     

干热岩压裂建造人工热储发展现状及建议

能源是经济社会长期稳定发展的有力保障。同时, 我国也进入了生态文明建设的关键时期。为实现此目标, 亟需建设清洁、低碳、高效、多元的现代能源体系。干热岩型地热作为一种新兴的环境友好型资源, 有望推进能源结构转型。开发干热岩需要建立增强型地热系统, 其核心是向储层钻井并压裂形成一定规模的裂缝网络, 构建井间循环回路来提取热能发电。20世纪70年代以来, 多个发达国家先后进行干热岩资源开发尝试, 然而受到人工热储建造和诱发地震防控等关键技术的限制, 成功运行的EGS工程屈指可数。近些年来, 干热岩资源的优越性和规模化开发可行性进一步得到国际社会的认可, 投入建设的EGS数量总体上不断增加。水力压裂是建造人工热储的核心技术手段之一, 水力裂缝的形态直接决定了换热体积和取热效率。本文在分析国内外典型EGS压裂案例的基础上, 总结了干热岩水力压裂的工艺特点。此外, 结合几种较为流行的理论模型和我国首例EGS工程——共和盆地恰卜恰干热岩试采工程的实际情况, 简要阐述了干热岩压裂与诱发地震之间的关系。最后从压裂工艺、智能化开发、微地震监测矩张量反演等方面为干热岩水力压裂向更深层次发展提出建议。      

考虑裂缝干扰的气藏压裂水平井产能预测模型

基于压裂水平井井身结构复杂,需要建立考虑裂缝参数变化且符合水平井渗流特征的产能预测模型.为准确预测压裂水平井产能,通过保角变换和势的叠加原理,建立新模型,不仅考虑裂缝长度、裂缝间距、裂缝夹角的变化对压裂水平井产能的影响,还考虑裂缝间的相互干扰.结果表明:压裂水平井产能随着裂缝条数、长度和裂缝夹角的增加而增大.模型通过现场验证,计算单井无阻流量与试采结果对比,相对误差为8.3%,计算结果较为准确.     

鄂尔多斯盆地韩城区块煤层气老井挖潜技术及应用

综合运用地质、压裂及排采动态等资料研究了韩城区块部分煤层气井低产原因,认为储层物性差、断层影响含气量和含气饱和度、多层开采临近水层被压裂沟通、开发井网不完善、越流补给导致储层不能有效降压、局部构造煤发育使煤层压裂造缝难度大并且排采煤粉堵塞渗流通道是造成煤层气井低产的主要因素。通过技术攻关,形成了跨层压裂、封层堵水、酸化解堵、修井工艺优化、加大排采强度等针对性的老井挖潜技术。通过现场试验表明,系列挖潜技术在韩城区块现场应用效果显著,有效提高了单井产气量,对该区块及其他类似地质条件区块的煤层气开发具有一定指导作用。     

危岩崩塌启动机制离心模型试验研究

大型高陡危岩崩塌初始失稳过程短暂,难以在现场进行及时观测并获取有效数据,为此引入离心模型试验。以重庆甑子岩陡崖高陡危岩崩塌为原型,对危岩崩塌启动机制展开研究,获取关键数据,定量化验证甑子岩危岩失稳的关键影响因素,探索危岩崩塌的离心模型试验方法。试验较好地完成了对岩质崩塌初始失稳过程的模拟,当危岩模型底部区域抗压强度为60 kPa时,失稳时刻离心加速度为73g;当抗压强度降至40 kPa时,失稳时刻离心加速度仅为18g;对照组试验证明高陡危岩底部区域强度对其整体稳定性起控制性作用。试验模型中上部岩体的失稳方式与原型具有一定差异,分析认为其原因除试验因素引入外力作用之外,主要是由于模型材料没有考虑原型的节理裂隙与抗拉强度所致,这表明高陡危岩崩塌模式除受底部岩体强度控制外,还与中上部岩体性状密切相关。研究结果可为高陡危岩压裂溃屈失稳机制提供试验依据与数据支撑,对崩塌灾害机理研究具有重要参考。     

白云质泥岩水平井分段压裂工艺应用

中原油田濮城油区部分井层岩性类型以白云质泥岩为主,微裂缝及孔洞发育,但总体上孔渗性较差,经分析认为剩余油潜力较大,决定对水平井濮1-FP1井进行分段压裂改造。通过对储层物性研究、测试压裂分析及压裂软件模拟进行压裂参数优化,确定了适合该井的分段压裂施工参数,优选了压裂液和支撑剂,成功地完成了十段压裂施工,注入总液量2975 m3,加入支撑剂308 m3,压后取得了一定的增产效果。该井多段压裂工艺的成功应用为下一步该区块白云质泥岩储层的压裂改造提供了依据和施工经验。