限流压裂设计和数值模拟方法研究
水平井限流法压裂射孔方案设计方法研究

要体现为对流量分配模型和拟三维裂缝参数计算模 型 的联 立求解 .
式( ) 1 和式 ( ) 成 的( 2组 +1 个 非线 性方 程组 )
与裂缝几何参数模型联立求解 , 可确定各段的射孔 数 、 液量 及裂 缝几 何参 数等. 进
水平井 限流法压裂射孔方案设计的 目的就是在
确定 每 个射 孔段 裂 缝 改 造 规 模 的情 况 下 , 合 考 虑 综
参数 , 直至施工结束 ; () 6 将计 算得到 的裂缝 参数 与设计值 进行对 比, 如果不满足每段的改造要求 , 重新设计各层段射 孔数. 重复( ) ( )直到满足精度要求为止. 4一 6 ,
22 关键压 力 参数 的改进 算法 .
2 水 平 井 限流 法 压 裂 流 量 分 配 模 型
考虑 水平 井 限流 法 压 裂 的特 点 , 直井 限流 法 在 压裂 流量 分 配模 型 的基 础 上 , 立 水 平 井 限 流法 压 建 裂流 量分 配模 型.
2 1 流量 分 配模型 .
从 以上步 骤 可 以看 出 , 孔方 案 设 计 的过 程 主 射
收稿 日期 : 0 00 -5 2 1 -70
基金项 目: 低渗透 水平井重点攻关项 目“ 水平井增产技术研 究与现场应用” 子课题部分研究成 果( 编号 :0 810 .8 2 0 .103 ) 作者简 介 : 邢庆河 ( 9 1) 博士 , 18 一 , 主要从事 油气藏增产改造研究. - i:h i @s cc E ma qxn i .n l g p
通过现场试验和理论推导 , 建立 了压力平衡关 系式 中几个 关键 参数 的改 进模 型和算 法.
( )孔 眼摩 阻 1
目前 , 孔眼摩阻多采用
裂隙干热岩体水力压裂过程数值模拟研究与应用

裂隙干热岩体水力压裂过程数值模拟研究与应用xx年xx月xx日CATALOGUE目录•研究背景及意义•裂隙干热岩体水力压裂理论基础•裂隙干热岩体水力压裂过程数值模拟方法•裂隙干热岩体水力压裂过程数值模拟结果分析•裂隙干热岩体水力压裂过程数值模拟研究的挑战与前景•结论与参考文献01研究背景及意义1 2 3干热岩是一种清洁能源,具有储量大、可再生等优点,开发利用潜力巨大。
裂隙干热岩体水力压裂技术是开发利用干热岩资源的关键技术之一。
水力压裂过程中涉及复杂的物理和力学问题,需要进行深入的理论和实验研究。
03推动数值模拟技术在地球科学领域的应用和发展,促进学科交叉与融合。
01提高干热岩资源的开发利用效率,缓解能源短缺和环境污染问题。
02探索裂隙干热岩体水力压裂过程的规律和机制,为干热岩资源的可持续开发提供理论支持和技术指导。
02裂隙干热岩体水力压裂理论基础裂隙干热岩体概述01裂隙干热岩体是一种具有高温度、低渗透率、高储热能力的岩石体,主要分布在地壳深部的熔岩通道和断裂带。
02裂隙干热岩体的形成与地球深部热源、岩石力学性质、地质构造活动等因素密切相关。
03裂隙干热岩体具有广泛的地热开发利用潜力,可用于地热发电、地热供暖等领域。
水力压裂技术是一种通过高压水流注入地层,使地层产生微裂纹,从而增加地层渗透性的技术。
水力压裂的原理是基于水力压力与岩石抗拉强度的平衡关系,当水力压力大于岩石抗拉强度时,岩石发生破裂。
水力压裂的工艺流程包括:压裂设计、压裂液制备、压裂设备准备、压裂施工、压后评估等环节。
水力压裂技术原理裂隙干热岩体水力压裂的关键问题高温环境下压裂液的流变性、岩石的力学性质、破裂机制等问题是裂隙干热岩体水力压裂的关键问题。
需要通过数值模拟方法对裂隙干热岩体水力压裂过程进行精细化研究,为实际工程提供指导。
裂隙干热岩体的高温、低渗透性和复杂地质构造给水力压裂带来了极大的挑战。
裂隙干热岩体水力压裂过程数值模拟方法通过将连续体离散化为有限个小的单元,利用节点信息进行求解。
限流法压裂技术

限流法压裂技术限流法压裂技术1.原理通过严格限制炮眼的数量和直径,并以尽可能⼤的注⼊排量进⾏施⼯,利⽤压裂液流经孔眼时产⽣的炮眼摩阻,⼤幅度提⾼井底压⼒,并迫使压裂液分流,使破裂压⼒接近的地层相继被压开,达到⼀次加砂能够同时处理⼏个层的⽬的。
如果地⾯能够提供⾜够⼤的注⼊排量,就能⼀次加砂同时处理更多⽬的层。
2.布孔⽅案编制的原则在限流法完井压裂设计中,制定合理的射孔⽅案是决定⼯艺效果的核⼼,根据限流法⼯艺特点,结合油层和井⽹的实际情况确定射孔⽅案。
(1)保证⾜够的炮眼摩阻值,在此条件下充分利⽤设备能⼒提⾼排量,以套管能承受的最⾼压⼒为限,尽可能压开破裂压⼒⾼的⽬的层。
(2)对已见⽔或平⾯上容易⽔窜的层,处理强度应严格控制。
厚层与薄层划为⼀个层段处理时,强度应有所区别。
(3)当隔层厚度⼩于规定的界限时,要特别注意应减少孔数,防⽌窜槽现象的发⽣。
(4)考虑裂缝破碎带的影响,当处理层段内层数多,其炮眼总数因受限制⽽少于待处理层数的情况下,可在相邻的⼏个⼩层的中间位置布孔。
(5)由于⽬前射孔技术⽔平有限,个别炮眼的堵塞难以避免,因⽽允许实际的布孔数量⽐理论计算的稍多⼀些,以利于顺利完成施⼯。
(6)⼀般常⽤10mm或⼩于10mm的炮眼直径进⾏限流,因⼩直径孔眼有利于增加炮眼摩阻,可减少施⼯设备。
(7)为提⾼限流法压裂施⼯成功率,各⼩层的破裂压⼒必须相近,即对破裂压⼒低的层段要减少布孔数和孔径,对于破裂压⼒⾼的层段要做相反的处理。
3.适⽤地质条件主要适⽤于纵向及平⾯上含⽔分布情况都较复杂,且渗透率⽐较低的多层薄油层的完井改造。
4.应⽤效果在⼤庆油⽥应⽤限流法压裂3131⼝井,平均单井⽇产油14.6t,累计产油408.68×104t。
5.主要施⼯步骤(1)下替喷管柱:下⼊φ62mm油管,φ118mm刮蜡器,实探⼈⼯井底,上提2m替喷,⾄出⼝见清⽔,上提油管⾄射孔底界以下10m,替⼊油层保护液10m3。
通道压裂裂缝导流能力数值模拟研究

通道压裂裂缝导流能力数值模拟研究1. 引言1.1 背景1.2 研究意义1.3 目的2. 文献综述2.1 通道压裂技术介绍2.2 裂缝导流能力评估方法概述2.3 数值模拟在通道压裂及裂缝导流能力评估方面的应用3. 数值模拟方法3.1 模拟基本假设3.2 数学模型建立3.3 边界条件设定3.4 数值模拟软件选择及参数设置4. 结果分析4.1 通道压裂后裂缝形态分析4.2 裂缝导流能力数值模拟结果分析4.3 参数敏感性分析5. 结论与展望5.1 结论5.2 展望附录参考文献第一章:引言1.1 背景随着油气勘探和开发提高到更加复杂的地质环境,裂缝导流能力成为裂缝性质评价中的重要参数。
而通道压裂技术,由于其对长水平井的产量提升作用,正在成为非常重要的压裂工艺之一。
然而,通道压裂技术不仅仅需要考虑裂缝的形态和网络,也需要考虑裂缝的导流能力,才能有效判断油气开采效益。
因此,在估算通道压裂裂缝导流能力中,需要特别关注计算准确性和精度。
1.2 研究意义提高通道压裂技术中裂缝导流能力的研究,对于更好地控制裂缝网络、优化压裂工艺、提高油气开采效益有着重要的意义。
同时,通过数值模拟技术,可以更加准确地预估裂缝导流能力,为工程设计和生产执行提供基础数据。
1.3 目的本研究旨在使用数值模拟方法评估通道压裂技术中裂缝的导流能力,精确分析裂缝形态对导流能力的影响,以期对通道压裂技术的优化设计和油气开采效益提升提供指导。
第二章:文献综述2.1 通道压裂技术介绍通道压裂技术是一种新兴的压实性压裂工艺,引入的压实剂可填充裂缝、增加凝聚物沉积,从而增强裂缝在地下储层中的导流。
最初,通道压裂技术是由美国Halbouty等人在60年代提出,以增加地下流体运移能力。
通道压裂技术将地下储层压实后,可以在新加入的裂缝中获得更高的渗透率,提高开采效率。
2.2 裂缝导流能力评估方法概述目前评估裂缝导流能力主要采用数值模拟和实验测量相结合的方法。
其中实验方法主要包括化学标记法、气体标记法、水平渗透法等,这些方法需要建立相应的实验模型,能直接参考地下裂缝的实际模型,但由于实验条件的局限和成本问题,难以探测深部裂缝。
压裂水平井数值模拟研究

关 键词 :压裂 水平 井 ;有 限元 法 ;生 产 动 态 ;油藏数 值模 拟 中石 油 自 2 0 0 0年至 2 0 0 6年 已完成水 平 井数超
过 10 0口。但 目前 对水 平井 及 压裂 水 平井 的数值 0 模 拟技 术仍 是一 个 难 题 ,通 常采 用 的 E l s 数 值 ci e p
不相符 ,则 调整 局 部 的井 底 流压 ,使得 两条 曲线 的 趋 势基 本 一致 。对 于 日产 液量 ,一 般情 况下 ,模拟 计 算 的 日产 液量 高 于实测 的水 平井 生产 动态 ,需进
一
裂水 平 井的历 史拟合 ,得 到 了区块 的有 效渗
透率和 裂缝 有效 导 流能 力。研 究表 明 ,应 用
2 2 压 力 场 和 饱 和 度 场 .
溽 醪
图 1 区块 压 力 场 分 布
经数值 模 拟计算 得 到该 区块 的压力 场分 布 ( 见 图 1 和饱 和度场 分布 ( 图 2 。 ) 见 )
2 3 水 平 井 单 井 生 产 动 态 曲 线 对 比 分 析 .
一 一
油气田地面工程第 2 9卷 第 l 0期 ( 0 0 1 ) 2 1 . 0
3 3
d i1 . 9 9 j i n 1 0 —8 6 2 1 . 0 0 5 o :0 3 6l .s . 0 66 9 . 0 0 1 . 1 / s
压 裂 水 平 井 数 值 模 拟 研 究
卜向 前 庞 鹏 长庆油田 油气工艺研究院
油 压 缩 系 数 / O ・MPa 1 . l 一 21
2 研 究 实例
2 1 井 区计 算 参数 . 所 研究 的 区 块 包 括 2 口水 平 井 、 1 1口直 井 。 区块 的基 本参 数见 表 1 。通 过对 水平 井 生 产 动态 的 模 拟计算 ,得 到 模 拟软 件对人 工 裂缝 和水平 井 的描述 过 于简化 ,难
浅谈限流法压裂技术及应用

浅谈限流法压裂技术及应用【摘要】限流法分层压裂技术是指当一口井中具有多个压裂目的层,且各层间破裂压力又有一定差别时,通过严格限制各油层的炮眼数量和直径,尽可能地提高施工中的注入排量,利用先压开层吸收压裂液时产生的炮眼摩阻,大幅度提高井底压力,进而迫使压裂液分流,使各目的层按破裂压力的低高顺序相继被压开,最后一次加砂同时支撑所有裂缝的工艺,以达到所有油水层全部开发的目的。
【关键词】限流法压力压裂液1 引言限流法分层压裂是一种油水井压裂技术,它主要用于未射孔的新井。
其特点是射孔方案必须和压裂施工相一致,射孔方案是压裂方案的一部分。
各小层射孔数量,总的射孔数量以及孔眼直径都必须根据地面所提供的最大施工排量、施工管柱结构、最大破裂压力差异值,以及各目的层的物理参数来确定,施工过程中的最大炮眼摩阻必须大于最大破裂压力差异值,以最后确定压裂方案。
2 工艺技术的研究2.1 水平裂缝条件下射孔方案的确定在水平裂缝条件下,主裂缝水平延伸,层间隔层对裂缝有很好的遮挡作用,裂缝在纵向上不穿透层间隔层,各目的层都具有独立的裂缝系统。
因此,限流法压裂时,应尽可能地将每个目的层都射孔,使之与井筒连通。
射孔方案应根据限流压裂工艺和油层条件,与压裂方案同时确定。
基本方法和步骤如下:(1)根据压裂设备原来水马力能达到的情况、压裂管柱和全井压裂目的层数量及分布情况进行压裂层段划分。
一方面要力求采用尽可能少的压裂层段完成全井压裂,另一方面又要确保在设备能提供的水马力条件下,尽可能压开层段内地各目的层。
(2)分析各层段内地压裂目的层的最大破裂压力差异值,确定相应层段在压裂过程中需要带最小炮眼摩阻值。
(3)用试算法确定压裂层段的射孔炮眼总数。
(4)根据各小层的物性及厚度、综合考虑各小层的布孔数量。
(5)射孔炮眼位置应定点于油层物性最好部位,以保证裂缝的有效性。
2.2 垂直裂缝条件下射孔方案的确定垂直裂缝与水平裂缝不同的是,垂直裂缝除了向远离井筒方向延伸外,还会在垂直向上或向下遮挡层延伸。
数值模拟在水力压裂技术中的应用

数值模拟在水力压裂技术中的应用数值模拟在水力压裂技术中的应用水力压裂技术是一种采用高压水将井底岩石破裂,使石油和天然气开采能够有效进行的技术。
在油气勘探过程中,水力压裂技术一直是重要的开采手段之一。
同时,随着现代计算机技术的不断进步,数值模拟在各种领域的应用越来越普遍。
本文将讨论数值模拟在水力压裂技术中的应用,包括数值模拟的意义、模拟方法和优缺点等。
1. 数值模拟在水力压裂技术中的意义水力压裂技术的基本原理是利用高压水将钻孔中的岩石破碎,并将岩层产生裂缝,使石油和天然气能够从裂缝中流入井筒,进而被开采出来。
在水力压裂技术中,同时需要考虑多种因素,如地质条件、井筒参数、注水压力和水量等,因此需要对各种因素进行模拟。
数值模拟能够模拟各种因素的影响,为水力压裂技术的优化提供引导。
2. 数值模拟方法数值模拟在水力压裂技术中的应用主要有两种方法,一种是有限元法,另一种是粒子追踪法。
有限元法是一种将连续介质分成有限个单元,通过单元之间的相互连接来模拟连续介质的方法。
在水力压裂技术中,有限元法可以用于模拟岩石裂缝的产生和扩展情况,以及裂缝的排列方式和孔隙度等。
粒子追踪法是一种将被测对象的运动轨迹细化为无数始终在流场中运动的粒子的方法。
在水力压裂技术中,粒子追踪法可以模拟水流的流动方式、流速、流向以及压力等。
3. 数值模拟方法的优缺点采用有限元法的数值模拟方法优点是:模拟精度高,可以模拟不同类型的岩石裂缝的产生和扩展情况,以及裂缝的排列方式和孔隙度等,能够比较精细地模拟水力压裂过程,从而可方便进行水力压裂工艺的设计和优化。
采用粒子追踪法的数值模拟方法优点是:计算速度较快,因为模拟对象是粒子,容易洞察裂缝的分布、大小和密度等特征,且精度相对较高。
与有限元法相比,粒子追踪法更适用于模拟对水动力特性较为敏感和复杂的岩石裂缝。
但是,这些数值模拟方法也存在缺点。
使用有限元法模拟时,需要构建结构复杂、节点众多的模型,所需计算资源较大,运算时间长,成本较高。
数值模拟法分析压裂生产井的裂缝开度

2 0 1 7年 3月 出版
S i n o ・ Gl o b a l E n e r g y , 2 0 1 2 , 1 7 ( 4 ) : 4 3 — 4 7 .
t e c h n o l o g y a t h o me a n d a b r o a d [ J ] . C h e mi c a l I n d u s t r y T i me s , 2 0 1 4 , 2 8 ( 1 O ) : 4 0 — 4 6 .
[ 1 6 】 闰丽丽 , 李丛俊 , 张志 磊 , 孙 金声 , 徐 显广 , 苏义脑 . 基于 页
Re n we n.Hi g h p e r f o r ma nc e wa t e r ba s e d r i l l i ng lu f i d or f s ha l e
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[ 1 5 】邸伟 娜 , 闰娜 , 叶海 超 . 国外 页岩 气 钻井 液 技 术 新进 展 [ J 】 _ 钻 井 液与 完井 液 , 2 0 1 4 , 3 1 ( 6 ) : 7 6 — 8 1 .
Di We i na .Ya n Na & Ye Ha i c ha o .Ov e r s e a s n e w p r og r e s s e s i n
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Q 一∑Q 总
i— l
( 1 )
由压力 流两 种情 形 。因此 ,沿程
摩 阻的计 算可 以分 为 4种 情 况_ 。笔 者 只介 绍 层流 _ 9 ]
P 一P +A pf 。 。 p +A p f +∑A p +∑ A p 。
层 段 间 的液体 静 压 力 ,P ;A 第 层 与第 一 1 a pf c J
层段 间的 沿程摩 阻 ,P ;i ,2 ,… , 。 a 一1 ,3 求 解式 ( )和式 ( )组成 的 非线 性 方 程组 就 1 2 可 以计 算 出各层 的流 量 。
1 2 各 项压 力 降 算 法 .
1 )裂缝 内压力 降 A 等 于 施 工 过程 中缝 口处 p 压 力减去 裂缝 端部 压力 ,必 须结合 相应 的拟 三维 压
裂模 型进 行计 算 。 2 )炮 眼摩 阻 A p 的计算 公式 为 :
n
炮 眼摩 阻 、管 内摩 阻 等 因 素 有 关 外 ,还 与 施 工排
谢 风 猛 金 花 王 昌龄。 李 治 平
(.成 都 理工 大 学 , 1 四川 成 都 6 0 5 2 1 0 9;.大 港 油 田分 公 司 , 津 大港 3 0 8 ;.长 庆 油 田分 公 司 工 程 技 术 管 理 部 , 西 西 安 7 0 2 ; 天 0203 陕 1 0 14 中 国地 质 大 学 ( 京 )能 源 学 院 , 京 北 北 10 8 ) 0 0 3
维普资讯
第 3 5卷 第 2 期
20 0 7年 3月
石
油
钻
探
技
术
Vo | 3 . NO 2 l 5 .
M ar ., 2 007
P ETROLE M DRl l U LL NG TECH Nl QUES
试 井 与 开 采
限 流 压 裂 设 计 和 数 值 模 拟 方 法 研 究
影 响 , 以准 确 预 测 各 层 裂 缝 几 何 参 数 和 改 造程 度 。 关 键 词 :限流 压 裂 ;压 裂 设 计 ;数 学 模 型 ;数 值模 拟 中 图 分 类 号 :T 3 7 2 E 5 . 文 献 标 识 码 :A 文 章 编 号 : 1 0 8 0 ( 0 7 20 6 — 5 0 10 9 2 0 )0 — 0 20
限流压 裂 与 常 规 压 裂设 计 相 比较 ,有 一 个 显
著 的特点 是 同时改造 多层 ,而 各层改 造程 度和 裂缝 几何 参数 又直 接取决 于各 层 的流量分 配 和进 液 量大 小 ] ,因此 需要 首 先确 定 限流 压 裂改 造 时 各 层 流 量分 配 的计 算 方法 。根据 现场经 验和 前人 的研究 成 果 ,多层 同时 改造 时 ,各 层 进 液 量 除与 地 层 特 性 、
型 。
式 中 ,n 为 矫正 系 数 ;N 为 孔 眼 数 目;C 为炮 眼
系数 ;D。 为炮 眼直 径 ,mm ;p为 流 体 密 度 ,k / g
m 。
;Q 为 该 层 排 量 ,m s /。
炮 眼 系数 C 是 变 化 的
,由 大量 的试 验 数
1 1 各 层 流 量 分 配 模 型 .
量 、压裂液 流变 性 等 有 关l ,而且 还 是 时 间 的 函 5
数 。因此 ,需要综 合考 虑上 述 因素 来优 化 限流压裂
设计。
A p
[
]
() 3
1 限流 压 裂 多 层流 量 分 配 模 型
由流体流 动与 循环 电路 中电流 流动之 间 的相似
性建 立一 个 计 算 限流 压 裂 设 计 中 多层 流 量 分 配 模
假设 各层 同时进 液且裂 缝之 间只 通过井 筒相互 影 响 ,则 由 流 量 守 恒 可 得 :
据 可 以回归 得出炮 眼 系数与 流通砂 量 的关 系式 。 3 )油 管 内沿 程 摩 阻 的计 算 方 法 。某 种 压 裂 液 沿程 摩 阻 的取 值 ,可 以参考 针对该 压 裂液制 订 的图 版 。笔 者介 绍 一 种 理 论 上 的计 算 方 法 。压 裂 施 工 时 ,分 为油管 注液 和套管 注 液两种 情况 ,环 空 内的
摘
要 :基 于 三 维水 力 裂缝 几何 模 型 ,根 据 限 流 压 裂 设 计 中流 体 流 动 与 循 环 电路 中 电流 流 动 的 相 似 性 , 建 立 一 个
计 算 限 流 压 裂设 计 中各 层 注液 量 分 配的 数 值 模 型 。根 据 所 建 立 的 模 型 ,对 比分 析 了炮 眼 个 数 、地 层 特 性 等 因 素 对 限 流 压 裂施 工的 裂 缝 几 何 参 数 的 影 响 程 度 ,得 知 影 响 限 流 压 裂设 计 中裂 缝 几 何 参 数 的 主 要 因素 是 各 层 炮 眼 个 数 、 最 小 主 应 力和 地 应 力差 。 因此 ,进 行 限 流 压 裂 设 计 必 须 综合 考虑 炮 眼 个数 、 地 层特 性 等 因 素 对 限 流 压 裂施 工 的 裂 缝 几 何 参 数 的
作 者 简 介 :谢 风 猛 ( 9 8 ) 男 , 山 东 诸 城 人 , 1 9 16一 , 9 2年
毕 业 于成 都 地 质 学院 石 油 地 质 专 业 ,现 为 成 都 理 工 大 学在 读 博
士 研 究 生 , 高级 工 程 师 ,主要 从 事石 油地 质 勘 探 开 发 研 究 工 作 。
一
l
一 l
( 2)
式 中 ,Q总 为 施 工 排 量 ,m。 s 第 i层 的 流 / ;Q 为 量 ,m。s 。 参 考 点 压 力 ,P ;P 为 第 i 最 / ;P 为 a 层 小 主 应 力 ,P ;A 为 第 i层 裂 缝 的 阻 力 ,P ; a p a
收稿 日期 :2 0 一12 ;改 回 日期 :2 0一 10 0 6O—3 0 7O —9