水力压裂裂缝暂堵转向机理与转向规律研究
水力压裂多裂缝基础理论研究
水力压裂多裂缝基础理论研究水力压裂技术是一种广泛应用于石油、天然气等矿产资源开采中的重要方法。
在水力压裂过程中，由于地层岩性的复杂性和压力传递的特殊性，往往会产生多裂缝现象。
多裂缝的生成、扩展和相互作用对采矿工程的稳定性和安全性具有重要影响，因此针对水力压裂多裂缝的基础理论研究具有重要意义。
本文旨在深入探讨水力压裂多裂缝的基础理论，为相关工程实践提供理论支撑。
水力压裂多裂缝的基础理论主要涉及裂缝的产生原因、特征和影响等方面。
在采矿工程中，地层岩性的不均匀性和应力分布的不确定性是导致多裂缝产生的主要原因。
裂缝的产生会导致地层中的压力重新分布，进而引发裂缝的扩展和相互作用。
多裂缝的特征主要表现在裂缝的数量、形态、大小和方向等方面。
裂缝的数量和形态受地层岩性、开采规模和压力条件等因素影响，而裂缝的大小和方向则与应力分布和地层构造有关。
多裂缝的影响主要表现在以下几个方面：多裂缝会导致地层中的压力重新分布，影响采矿工程的稳定性和安全性。
多裂缝会降低采矿效率，增加采矿成本。
多裂缝还可能引发地面塌陷等地质灾害。
因此，针对水力压裂多裂缝的基础理论研究具有重要意义。
为了深入探讨水力压裂多裂缝的基础理论，本文设计了一系列实验研究。
实验过程中，我们采用了真实地层岩样和实际施工条件，通过模拟水力压裂过程，观察和记录了多裂缝的产生、扩展和相互作用情况。
同时，我们采用了岩石力学测试仪器和压力传感器等设备，对裂缝的数量、形态、大小和方向等特征进行了详细测量。
实验结果表明，地层岩性的不均匀性和应力分布的不确定性是导致多裂缝产生的主要原因。
在采矿工程中，多裂缝的产生会导致地层中的压力重新分布，引发裂缝的扩展和相互作用。
多裂缝的数量和形态受地层岩性、开采规模和压力条件等因素影响，而裂缝的大小和方向则与应力分布和地层构造有关。
为了进一步验证水力压裂多裂缝基础理论的正确性，本文采用了数值模拟方法。
我们建立了水力压裂多裂缝的数值模型，该模型基于弹塑性力学理论，并考虑了地层岩性的不均匀性和应力分布的不确定性等因素。
水力压裂造缝及增产机理
52
1.4 水力压裂增产机理
由流体流动的连续性 q1 = q2 = q
pe
−
ps
=
qBμ ln re / rs 2π kh
ps
− pwf
=
qBμ ln rs / rw 2π ksh
pe
−
pwf
=
qBμ ln re / rw 2π kh
伤害 距离
k=
ln re / rw
1 k
ln
re
/
rs
+
1 ks
ε
xx
=
Δl l
ε
yy
=
ΔD D
D
σ
xx
=
F A
E = σ xx , v = ε yy
ΔD/2
ε xx
ε xx
E
'
=
1
E −v
2
39
1.3 水力压裂造缝机理及裂缝形态
（σz
>σx
>
σ
垂直缝
y
Vertical Fracture）
σz
σz
(σz >σy >σx垂直缝）
σy
σy
σx σz
σx
最小主应力（Least Principal Stress）
32
1.2 水力压裂施工概述
压裂工程设计软件：
z油藏模拟与压裂设计分析系统 z水平缝脱砂压裂设计软件 zWINQSW全三维压裂设计软件 zFracproPT压裂设计软件 zStimPlan全三维压裂设计软件包 z裂缝性储层测试压裂诊断系统 z综合柱状地应力剖面分析系统 z井筒崩落及横波各向异性地应力方位分析系统
转向压裂
第一章概述 (2)第二章技术原理 (4)一、暂堵转向重复压裂技术原理： (4)二、破裂机理研究 (5)三、重复压裂裂缝延伸方式 (7)第三章重复转向压裂时机研究 (11)1、影响重复压裂效果因素 (11)2、选井选层原则 (11)3、压裂时机确定 (11)第四章暂堵剂（转向剂） (12)1、堵剂性能要求： (12)2、堵剂体系 (12)3、水溶性高分子材料堵剂 (13)4、配套的压裂液 (15)第五章转向压裂配套工艺技术 (15)1、缝内转向压裂工艺技术 (15)2. 缝口转向压裂工艺技术 (17)3、控制缝高压裂技术 (19)4、端部脱砂压裂技术 (20)第六章工艺评价 (20)1.裂缝监测 (20)2.施工压力 (20)3.产能变化 (21)第一章概述我国发现的油气藏中60%以上为低渗透油气藏，往往具有非连续、非均质、各向异性的特点。
低渗油藏必须进行压裂改造，才能获得较好的效果。
随着开采程度的深入，老裂缝控制的原油已近全部采出，传统的平面水力裂缝设计方法和压裂技术已不能满足这类油藏开采的需求。
可以实施暂堵转向重复压裂，在纵向和平面上开启新层，开采出老裂缝控制区以外的原油,有效的稳油控水、提高原油产量和油田采收率，实现油田的可持续发展。
目前,国内外的重复压裂实践主要有以下三种方式:①层内压出新裂缝;②继续延伸原有裂缝;③转向重复压裂。
对于重复压裂中出现的裂缝转向,目前认为主要有三种不同方式:①地应力反转;②定向射孔诱导;③桥堵转向压裂工艺。
对于低渗储层,由于出现地应力场反转的难度较大,而采用定向射孔压裂造成裂缝转向,对储层伤害较大。
近些年,利用桥堵作用堵塞裂缝,形成转向的新裂缝的压裂工艺(缝内转向与缝口转向),经过现场实践,增产显著,逐步成为低渗储层重复改造的首选工艺。
在大规模试验研究的基础上，经过工艺优化配套，建立了以缝内转向压裂工艺为主导的低渗透重复压裂新模式。
它有效地在疏通原有人工主裂缝基础上形成了新的支裂缝，沟通了“死油区”，扩大油井泄油面积。
胜利油田低渗透油藏压裂裂缝暂堵转向技术研究
目录
PART One
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PART Three
胜利油田低渗透油藏压裂 裂缝暂堵转向技术的原理
PART Five
胜利油田低渗透油藏压裂 裂缝暂堵转向技术的未来 发展
PART Two
胜利油田低渗透油藏压裂 裂缝暂堵转向技术的研究 背景
PART Four
胜利油田低渗透油藏压裂 裂缝暂堵转向技术的实践 应用
PART Six
结论
单击添加章节标题
胜利油田低渗透油 藏压裂裂缝暂堵转 向技术的研究背景
胜利油田低渗透油藏的特点
储层物性差，渗透率低 天然能量不足，产量递减快 开发难度大，需要采用特殊技术 分布范围广，开发潜力大
压裂向技术的原理和作用
暂堵转向技术在胜利油田的应用实 例
添加标题
添加标题
添加标题
添加标题
胜利油田低渗透油藏的特点和挑战
暂堵转向技术对胜利油田的贡献和 效益
应用效果分析
提高采收率：通过压裂裂缝暂堵转向技术，有效提高低渗透油藏的采收率。 降低生产成本：该技术可减少重复压裂次数，降低生产成本。 优化生产参数：根据不同油藏条件，优化压裂施工参数，提高生产效益。 减少环境污染：该技术可减少压裂液的使用量，降低对环境的污染。
强化裂缝监测技术：实时监 测裂缝扩展情况，确保压裂
效果
引入人工智能技术：利用大 数据和机器学习，提高压裂
决策的准确性和科学性
未来发展趋势和展望
技术创新：不断探索和研发更高效、环保的压裂裂缝暂堵转向技术，以 满足油田生产的需求。
智能化发展：利用人工智能、大数据等技术手段，实现压裂裂缝暂堵转 向技术的智能化，提高油田生产效率。
水力压裂裂缝形态的影响因素研究
水力压裂裂缝形态的影响因素研究水力压裂裂缝形态的影响因素研究[摘要]水力压裂所形成的裂缝形态是影响油气井增产增注的主要因素，而水力压裂施工所形成的裂缝形态各异，受很多因素的影响，包括天然因素和施工因素。
天然因素主要有地应力、天然裂缝等；施工因素主要包括了射孔和排量。
其中地应力是决定裂缝走向的重要条件，天然裂缝和水力裂缝相交后会对水力裂缝的走势造成一定的影响，而射孔的施工会影响地应力的分布，其他的那些因素或多或少的影响着裂缝的延伸，裂缝形态是上述因素综合影响的结果。
通过对水力压裂裂缝形态的研究，对以后不同地层的压裂施工所形成的裂缝形态可以提前猜测，从而得到更有利于增产增注的裂缝形态。
[关键词]水力压裂；裂缝形态；天然因素；施工因素中图分类号：TE357.1 文献标识码：A 文章编号：1009-914X14-0314-01在目前的油田条件下，高含水、低渗透和稠油等不利条件都或多或少的存在于大局部的油水井中。
注水井增注和油气井增产的一项重要的技术措施就是水力压裂，而且这些问题都可以通过水力压裂来解决，在油气层内部形成足够长度的高导流能力的填砂裂缝就是水力压裂的目标所在，使油气水在裂缝中比拟畅快的流动，摩擦阻力也比拟小，以此来提高增产增注的效果。
而判断水力压裂的增产效果好与坏的主要依据就是水力压裂所形成的是水平裂缝还是垂直裂缝，所以研究和判断水力压裂裂缝的有效方法是十分重要的，然而只有了解了裂缝形态所形成的影响因素，才能更好的判断和解释裂缝的形态。
1、天然因素对水力压裂裂缝形态的影响地应力一般分为三个主应力，这三个主应力与水力压裂施工所需要的破裂压力以及裂缝破裂的方向都是直接相关的，水力裂缝发生和延伸的平面一般是与最小主应力相垂直的平面。
如果压裂裂缝是垂直的，那么水平主应力为最小值；当最小值是垂向主应力时，人工水力裂缝将扩展为水平缝。
水力裂缝总是沿着阻力最小的方向发生及扩展，也就是说在垂直于最小主应力的平面上产生和延伸。
页岩气储层水力压裂裂纹扩展规律研究
页岩气储层水力压裂裂纹扩展规律研究1. 前言页岩气作为一种非常重要的天然气资源，已经被广泛应用。
然而，在生产过程中，有一些特殊的挑战，其中最重要的是寻找适当的生产技术。
页岩气储层水力压裂是目前能够有效提高页岩气产量的一种技术。
本文旨在研究页岩气储层水力压裂后裂缝的扩展规律，以便更好地理解页岩气藏的开采机理，并为优化页岩气开采提供指导。
2. 页岩气储层水力压裂原理水力压裂是一种通过将高压水注入油气储层，以形成压力，利用岩石自身的脆性破裂形成裂缝，以释放页岩气的技术。
页岩气储层是一种岩石层，由于其压实度较高，裂缝不易形成，其自然气渗透率较低，导致天然气产量较低。
为了提高页岩气生产效率，需要通过水力压裂来扩大储层裂缝面积，增加气体开采量。
页岩气储层水力压裂的主要机理是压力差，即通过向井口注入高压水，使水在地下压缩，从而形成高压前缘。
压力前缘的到达速度越快，压缩效果越明显，在储层内形成最大的应力差。
当应力差超过岩石地下的抗拉强度时，岩石就会发生断裂，形成裂缝。
水力压裂主要受到多种因素的影响，其中包括注入流量、注入压力、裂缝网络、岩石物性和水路径等因素。
为了更好地控制水力压裂作用，需要对这些因素进行详细的研究和掌握。
3. 裂缝扩展规律研究裂缝的扩展规律是页岩气储层水力压裂的核心问题。
通过对裂缝扩展过程的研究，可以更好地了解页岩气储层的开采特性，为页岩气储层的优化开发提供技术支持。
3.1 裂缝扩展过程在页岩气储层水力压裂过程中，高压水通过注入口迅速进入岩石层内，形成一个高压区域。
在高压区域的受力作用下，岩石发生了断裂，从而形成了一系列裂缝。
这些裂缝的密度和深度是由岩石的物性、注入流量和注入压力等因素来决定的。
裂缝的扩展会受到多个因素的影响，其中最重要的因素是注入水的流量和压力。
注入水的流量越大，扩展的裂缝数量越多，裂缝的长度和深度也越大。
当注入水的压力越高，裂缝的深度和长度也会随之增加。
此外，地质条件和岩石物性也会影响裂缝的扩展过程。
转向压裂
04
05 06
5.0
5.0 5.0
2.54
1.60 1.60
0.153
随着有机单体的增加，室温下2.5h溶解速度从0.75到全溶，并且通过 实验现象观察，转向剂强度逐渐变小，韧性逐渐增强，有机原料加量为
100g-150g时，80℃2.5h的效果较好，说明有机单体能提供较好的溶解能
力及韧性，但影响转向剂强度。
抗温材料加量的影响
抗温材料，g 40 室温2.5h溶解速度 溶解 80℃2.5h溶解速度 溶解
先监测了前置压裂，该压 裂的目的是打开老缝。加 入暂堵剂堵住老缝后，再 次压裂，以压开新缝.
人工裂缝监测结果
卫357施工曲线
100 90
沙 三 中 3 沙 三 中 4
80 70 60 50 40 30 20 10 0 14:08:56 14:25:35
油压,(0-100)MPa 套压,(0-100)MPa 排量,(0-10)m3/min 密度,(0-2000)kg/m3 液量,(0-300)m3
(6) 垂向地应力为中间主应力物模实验
射孔孔眼1个，平行于水平最小地应力
初始裂缝垂直于垂向地应力方位，即水平裂缝 随着裂缝的延伸，裂缝发生转向，最终垂直于最小地应力方位
(7) 射孔孔眼方位夹角为45°物模实验
垂向地应力为中间主应力，孔眼方位与水平最小地应力方向夹角45°
初始裂缝为即有水平分量、也有垂直分量的斜缝 随着裂缝的延伸，裂缝发生转向，最终垂直于最小地应力方位
暂堵转向重复压裂技术(yida)
二、破裂机理研究 三、新裂缝延伸方式
五、堵剂体系
六、配套工艺 七、效果分析
四、时机研究
八、结论
一、研究目的及意义
低渗油藏必须进行压裂改造，才能获得较好 的效果。随着开采程度的深入，老裂缝控制的原 油已近全部采出，可以实施暂堵转向重复压裂， 纵向和平面上开启新层，开采出老裂缝控制区以
效的物质基础； • 研究暂堵转向重复压裂的影响因素、重复压裂时机确定是 获得措施增产的关键； • 堵剂的筛选，确定合适的暂堵剂，是确定施工成败的主要 因素； • 暂堵转向重复压裂可以沟通新的泄油区、启动二、三类油
层，是提高低渗透油气藏开发效益的重要技术手段。
5
本次暂堵转向重复压裂效果
力1.0t
日产液量 日产油量 含水
压裂后日产液9.5m3，日产油7.4t，含水22.1%，日增油能
本次压裂前日产液10.6m3，日产油6.4t，含水39.6%，
0 20 40 60 80
100
八、结论
• 裂缝诱导应力、生产诱导应力叠加决定重复压裂新裂缝是 否转向；
• 目的层控制的剩余油可采储量是暂堵转向重复压裂能否高
外的原油,有效的稳油控水、提高原油产量和油田
采收率，实现油田的可持续发展，研究意义重大。
暂堵转向重复压裂技术原理：
压裂时可以应用化学暂堵剂暂堵老缝，压开新缝。 纵向新层开启；平面裂缝转向。 实施方法：向地层加入暂堵剂，使裂缝或高渗透 层产生滤饼桥堵，后续工作液不能进入，促使新缝 产生。暂堵剂施工完成后解堵。
裂缝中流动，并在裂缝顶部和底部形成人工遮挡层，
阻止裂缝中压力向上下传播，控制裂缝在高度方向上 进一步延伸，形成较长的支撑裂缝。 • 对于暂堵转向的重复压裂改造井，控缝高技术是一 项必要配套技术。
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水力压裂裂缝暂堵转向机理与转向规律研究储层改造是页岩油气、致密油气等非常规油气开发的核心技术,通过水力压裂形成复杂裂缝网络,实现体积改造是水力压裂施工的目标。
当储层可压性较差或应力差较大时,难以形成复杂裂缝网络,通过暂堵逼迫裂缝转向是增强缝网扩展复杂性的重要手段。
到目前为止,虽然现场实践已取得较好成效,但裂缝暂堵转向的力学机理、扩展规律和调控方法等尚处于探索阶段,迫切需要开展人工裂缝暂堵转向机理和规律研究。
本文探索了新的实验方法,发展了水力压裂数值算法,通过岩芯测试、物理模拟和数值模拟研究,对非常规储层的可压性和转向能力、转向剂对裂缝的暂堵规律、裂缝转向扩展规律进行了研究,主要取得成果如下:(1)致密储层成缝能力测试与评价。
储层成缝能力(可压性)是裂缝转向的基础和重要影响因素。
实验发现:(1)页岩存在强微观非均质性,并与矿物成分、天然裂隙和TOC含量等一起,是影响页岩储层成缝能力的重要因素。
(2)流体对页岩的岩石力学性质具有显著影响,并与页岩储层的超低含水饱和度、粘土含量、TOC和微纳米孔隙有关。
(3)基于基质脆性、天然裂隙密度和声发射活动性,建立了综合评价致密储层成缝能力的新方法。
油田现场应用说明此方法是可行的。
(2)裂缝转向机理和规律的真三轴模拟实验研究。
利用真三轴水力压裂物模实验装置,研究了纤维暂堵裂缝的转向扩展规律,得出裂缝转向的主要控制因素为储层成缝能力及其非均质性、水平主应力差、天然裂缝分布、初级裂缝宽度、纤维浓度、粘度与排量等,得到了暂堵形成的条件
与图版,并给出了裂缝发生转向时的临界应力差;并以人工裂缝倾角、地应力差、成缝能力和缝内流压为主要参数,建立了裂缝转向能力的评价模型。
(3)基于PGD 法(Proper Generalized Decomposition),针对水力压裂裂缝转向和网络化扩展数值模拟需要,建立并求解了完全耦合条件下水力压裂裂缝扩展模型,PGD算法
适合于高效、快速求解以非线性、瞬态、耦合为特征的水力压裂问题,计算速度明显快于传统的有限元方法。
(4)应用PGD算法进行了裂缝转向的模拟,结论与真三轴物理模拟结果一致。
裂缝转向主要控制因素为储层性质、水平主应力差、缝间干扰、裂缝暂堵效率、粘度与排量等。
在低应力差、较短裂缝间距条件下,缝间干扰强,裂缝端部较容易发生转向;天然裂缝剪切滑移对裂缝转向具有明显影响,在剪应力和流体压力联合作用下,裂缝更易转向;在转向处裂缝宽度和净压力发生突变,缝宽变窄,净压力降低。
本文研究成果将为非常规油气转向压裂改造提供理论依据和技术支持。