重复压裂应力场分析

安塞油田杏河区重复压裂措施效果分析

[摘要] 安塞油田杏河区块开采层位主要为延长组的长6层,油层物性差,油井无自然产能,投产前需要经过压裂才能获得工业油流。经过初期压裂的井,在生产过程中因支撑剂破碎,裂缝导流能力会下降或闭合,另外注水开发后见效缓慢以及随生产时间延长,部分油井出现堵塞都是产能下降的重要因素,近年来通过探索和研究,形成了二次压裂的技术思路,为提高油井生产能力,增加油田开发经济效益提供了一项很好的技术支撑。

[关键词] 杏河区块压裂产能下降二次压裂

1 区块基本概况和开发情况

1.1研究区域地质概况

研究区构造单元为鄂尔多斯沉积盆地陕北斜坡东部, 沉积类型属于河控三角洲前缘亚相,研究区域主力产油层属晚三叠系延长组长6油层,为内陆淡水湖泊三角洲沉积体系。该区构造简单,为一平缓西倾单斜,倾角不足1度。主力油层长6层是晚三叠系三角洲发育的鼎盛时期形成的。分流间湾的上倾方向遮挡和鼻状压实构造对油气的控制,使得该区形成了油气聚集的有利场所。长6油藏属溶解气-弹性驱动的构造-岩性油藏。杏河区为多油层复合岩性油藏,自下而上发育着长63、长62、长61,各层物性差异不大,主力层不明显

1.2开发简况

研究区域截至2009年5月底总井数498(不包括托管井)口,开井473口,井口日产液水平1682.8m3,日产油水平1054t,平均单井日产油能力2.07t,区块综合含水25.3%,平均动液面1072m。

共有注水井184口,开井177口,日注水平4162m3,平均单井日注23.5m3,月注采比2.22,累计注采比1.95。

2油田重复压裂技术

2.1水力压裂的定义

当地面高压泵组将液体以大大超过地层吸收能力的排量注入井中时,在井底附近蹩起超过井壁附近地层的最小地应力及岩石抗张强度的压力后,即在地层中形成裂缝。随带有支撑剂的液体注入缝中,裂缝逐渐向前延伸,这样,在地层中形成了具有一定长度、宽度及高度的填砂裂缝。

压裂水平井地应力场数值模拟研究

近年来，压裂水平井越来越成为石油天然气勘探和开发中的关键技术。压裂水平井使得石油和天然气勘探更加高效、节约成本。同时，在压力裂开采中，地应力场是影响裂缝扩展和产量的重要因素，因此对其进行数值模拟研究有助于更好地理解其影响、提高开采效率。

1. 压裂水平井的基本原理

在传统的油气开采中，常采用垂直钻井技术，即通过竖井向油层中钻探、注水、抽油的方式来完成开采。而压裂水平井是一种在水平井眼中注入压裂液后，通过压力差让油气流出的技术。具体来说，压裂水平井首先在目标油气层中打一个（或多个）方向水平井眼，然后在水平井眼中装置管柱和固定器，在装置好的管柱中注入高压液体压力对油气层进行压裂。最后，通过油管等设备将石油和天然气输送出来。

2. 压裂水平井地应力场的影响

在进行压裂水平井开采时，地应力场是影响裂缝扩展和产量的重要因素。通常情况下，油气层中的垂直应力是最大的，水平应力较小，这种差异会导致压裂过程中裂缝的扩展方向沿着最小的水平应力方向。但是，如果地应力场不均匀或强度异常，则会导致裂缝偏离预期方向，或者裂缝形态不规则，进而影响油气开采效率。因此，对压裂水平井地应力场进行数值模拟研究，对于准确预估石油天然气开采效率至关重要。

3. 压裂水平井地应力场模拟方法

目前对于地应力场的模拟方法主要有两种：一种是基于解析解的方法，另一种是基于数值模拟的方法。基于解析解的方法优势在于计算过程简便，结果易于理解。但是，基于解析解的方法不适合复杂地质条件下的模拟。而基于数值模拟的方法可以捕捉更加真实的地质情况，具有更加复杂的结构，但是要求计算机设备的高性能和专业软件的支持。

当前，针对压裂水平井地应力场的数值模拟方法主要有两种：一种是有限元法，另一种是边界元法。有限元法是将地质结构划分成许多小块，然后通过对每个小块进行运算，来确定整个地质结构的地应力场。而边界元法则是假定岩石是无限大的，然后通过对岩石表面（边界）的运动进行模拟，来确定地应力场。

运用ANSYS9.0计算重复压裂井周围注／采诱导应力

第２５卷第４期　

２（Ｉ）７年０７月　佳木斯大学学报（自然科学版）　

Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｊｉａｍｕｓｉ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ（Ｎａｔｕｒａｌ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　Ｅｄｉｔｉｏｎ）　Ｖｏ１．２５　Ｎｏ．４　

Ｊｕｌｙ　２００７　

文章编号：１００８—１４０２（￣０７）０４—０４４５—０４　

运用ＡＮＳＹＳ９．０计算重复压裂井周围注／采诱导应力　

赵万春　，王峰　，艾池　

（１．大庆石油学院提高油气采收率教育部重点实验室，黑龙江大庆１６３３１８；２．吉林油田分公司．吉林松原１３８０００）　

摘要：　通过编制有限元程序计算重复压裂井周围注／采生产地层孔隙压力诱导应力，并结合　

３Ｄｓｕｒｆｅｒ软件给出诱导应力三维分布．计算结果表明：注／采生产诱导应力沿初始裂缝方向和垂直裂缝方向　

均产生张应力；新方法计算结果与有限差分法最大相对误差９．５０２％．该方法计算简便，便于工程应用．　

关键词：裂缝；重复压裂；ＡＮＳＹＳ９．Ｏ；诱导应力　．　

中图分类号：ＴＥ３５７．１　！　文献标识码：Ａ　

重复压裂是提高低渗透油田增产的重要技术　

手段，重复压裂井周围应力场的分布决定了新裂缝　

的起裂和延伸．影响重复压裂应力变化的主要因素　

是：初次人工裂缝诱导应力；邻井注／采生产地层孔　

隙诱导应力；注采过程温度变化对引起的应力变化　

等…．　．　

对于重复压裂诱导应力的研究，刘洪　建立了　

重复压裂气井三维诱导应力模型，但没有给出模型　

的数值解．Ｅｉｂｅｌ￣３　Ｊ用流固耦合的二维数值模型研究　

了前次裂缝周围孔隙压力随时间变化的影响；Ｃｈｅｎ　

和Ｔｅｕｆｅｌ　】研究了在假定储层处于线弹性平面应变　

的条件下，对流固耦合模型进行简化而得到解析　

解．邓燕　５　建立了含有水力裂缝储层的流固耦合模　

型，并通过有限差分和有限元显式交替的方法求解　

出地层孔隙压力及诱导应力，但求解过程复杂、计　

算量大．　

随着计算机技术的不断提高，以数值模拟为基　

础的理论方法越来越受到重视．阎龙海　６　等运用　

重复压裂技术

重复压裂技术是指在初始压裂无效，或者现有支撑剂性能下降情况下，在同层不同方向上进行2次或者2 次以上的压裂，诱导产生新的裂缝，从而增加裂缝网格，提高生产能力。要使重复压裂获得成功，必须评估重复压裂前后的平均储层压力、渗透率厚度乘积和有效裂缝长度与导流能力等，以确定初始压裂产能不好的原因以及影响重复压裂效果的因素。重复压裂的另一个重要因素是裂缝转向。在Barnett 页岩气重复压裂历史中，通过对远近地应力研究，了解到重复压裂裂缝刚开始沿着原先的裂缝延伸，很短的一段距离后裂缝开始转向。这是因为初始压裂后的井，由于多年生产，会引起初始裂缝椭圆形区域的局部空间应力重新分布，储层压力减小，储层应力状态改变。由于裂缝周围应力干扰区域延伸形状，最大和最小水平主应力有时会发生倒转，如果水平应力的倒转足够大或初始压裂产生的裂缝被有效封堵了，就形成重复压裂在转向上的适宜条件。此时，新裂缝可在90°方向传播到初始裂缝，直到达到应力紊乱区。在水平应力相等以外部分，新裂缝的方向与原始裂缝方向相同或在其原始裂缝平面上发展。如果渗透性是各向异性的，那么裂缝附近的区域，应力的衰减规律将更加复杂。图7 显示了重复压裂的再取向过程。

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

绥靖油田缝内转向重复压裂研究与应用

２０１１年第１６期　内蒙古石油４Ｌ－ｒ－－　２９　

绥靖油田缝内转向重复压裂研究与应用　

黄克军　

（中国石油长庆油田分公司第四采油厂，陕西靖边７１８５００）　

摘要：转向压裂技术就是在压开地层，通过向原裂缝内挤注裂缝延伸控制剂暂堵老裂缝，压裂时　

在纵向和平面上开启新的裂缝。垂直裂缝井，由于初次人工裂缝产生的诱导应力和油井生产过程中孔隙　

压力降低引起储层应力下降，导致井眼处及近井眼处应力方向发生了转向，在垂直最小主应力方向产生　

新裂缝，从而沟通新的未被动用泄油区，而老裂缝中的控制剂在一定的时间内自动解堵，对油层不产生　

污染，达到沟通油流通道，提高剩余油产出程度。　

关键词：转向压裂；解堵　

中图分类号：ＴＥ３５５　文献标识码：Ａ　文章编号：１ＯＯ６—７９８１（２０１１）１６一Ｏ０２９一Ｏ５　

近年来，采油四厂绥靖油田有些油井油层物性　好，油藏连通好，且投产初期产量也较理想，但经过　

一段时间的生产后，地层能量仍然较好，通过常规压　裂、酸化解堵等工艺都不能达到增产的目的，为了恢　复油井的产能，提高区块的综合采收率，可对这些油　

井采用缝内转向压裂工艺进行增产。该工艺就是在　施工过程中实时地向地层中加入控制剂，遵循流体　

向阻力最小方向流动的原则，转向剂颗粒进入井筒　的炮眼，部分进入地层中的裂缝或高渗透层，在炮眼　

处和高渗透带形成滤饼桥堵，产生高于裂缝破裂压　

力的压差值，使后续压裂液不能向原裂缝、高渗透带　或较低地应力带进入，从而使压裂液进入高应力区　

或新裂缝层，促使新裂缝的产生。　１概述　缝内转向压裂工艺已在安塞、陇东、宁夏等地区　的老井重复压裂施工中应用近１００口井　单井产量　从压前的１．４３ｔ／ｄ增加到４．１３ｔ／ｄ，平均单井增加１．　

８ｔ／ｄ，有效率大于９Ｏ　，措施有效期大于３５０天。但　在绥靖油田大路沟二区长６油层和白于山区长４＋５　

油层实施还是首次，从缝内转向压裂工艺的特点出　

发，通过对储层地质特点、方案设计到压裂施工进行　分析，找出影响油井压裂效果的因素，为下一步提高　

重复压裂机理

经过初次压裂的油气田，在初次压裂后的一段时期内，初次支撑压裂裂缝、自然裂缝和储层区域流体的变化可能会导致油孔和压裂裂缝所形成的椭圆区域的压力分布产生相应的变化。在最小诱导应力与裂缝平行时，由于石油的不断开采和重复压裂等原因，裂缝旁边的诱导应力区域将被拉长，从而导致最大和最小水平应力反向。由于诱导应力的影响，重复压裂裂缝方向将垂直于主裂缝直到边界的椭圆区域。在区域的边界上，两个水平应力是相同的，在椭圆形区域的外部，重复压裂裂缝的方向将扭转并且最终将与第一次产生的裂缝平行。

重复压裂过程中，在两个水平应力作用下产生诱导应力，在射孔孔眼附近，新的裂缝将在最小应力的方向上逐渐形成。在射孔孔眼和第一次压裂的裂缝附近，如果最小水平应力和最大诱导应力之和比之前的椭圆区域要大，那么新产生的裂缝方向将与第一次产生的裂缝方向相垂直。

低渗透油藏重复压裂机理研究及运用

２００６年９月　石油地质与工程　ＰＥＴＲＯＬＥＵＭ　ＧＥＯＩＸＸ３Ｙ　ＡＮＤ　ＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ　第２Ｏ卷第５期　

文章编号：１００６—４０９５（２００６）０５—００６０—０３　

低渗透油藏重复压裂机理研究及运用　

陈远林　，肖勇军　，王涛２　

（１．西南石油大学研究生院，四川成都６１０５００￣２．中国石化江汉油田分公司坪北经理部）　

摘要：安塞油田油藏渗透率低，油井产量递减快，为了进一步提高该油藏的开发效果，开展了重复压裂试　验。结舍该油藏的特点，进行了重复压裂参数的优化和压裂材料的选择，提出了选井选层的原则。重复压　裂技术现场施工ｌｌ井次，措施成功率迭１００％，措施有效率为８Ｌ　８　，取得了很好的增油效果。现场实践　表明，重复压裂技术为低渗透油田开发的增产稳产提供了重要的技术措施。　关键词：重复压裂；诱导应力；应力分布；造缝机理；措施　中图分类号：ＴＥ３５７　文献标识码：Ａ　

安塞油田坪北区属于低渗透裂缝性油藏，储　

油层物性差，属于低孔隙度、低渗透率、低含油饱　和度、低压的岩性油藏。油层平均孔隙度为１１．　

０９，６，平均渗透率为１．５×１０　ｍ２，平均含油饱　

和度为５Ｏ　。所有油井均要先期压裂后投产，压　裂后单井试采产量低，产量下降陕。近几年来，为　

了进一步提高该油藏的开发效果，选择了部分油　

井进行重复压裂试验，通过在井筒和初始裂缝周　

围形成的新裂缝，沟通更多的天然裂缝以及初次　

裂缝未动用区域，形成新的裂缝泄油体系，改善了　

储层中流体流动通道。实践表明，增油效果明显，　

为油田的进一步开发提供了有力的技术措施。　

重复压裂机理研究　

根据岩石力学和水力压裂力学理论，水力压　裂裂缝沿垂直于最小主应力方向产生。在重复压　

裂井中，由于存在初始支撑裂缝和天然裂缝的应　力场分布以及生产活动引起的孔隙压力变化，改　

变了油气井周围的应力分布。这种应力场分布状　

况决定了重复压裂新裂缝的起裂和延伸＿１］。因　

此，研究重复压裂井目前井眼附近的应力分布状　

致密气直井重复压裂浅析

摘要：本文为进一步提高大牛地气田老区采收率，提升气田稳产能力，以地质评价为切入点，以储层保护为基础，以提升改造强度为原则，以差异化工艺设计为核心，以降本增效为手段，借鉴非常规思路，强化分层定点改造，配套排采措施，强化经济评价，提出了针对该地区低压致密气藏重复压裂新思路与对策,使重复压裂工艺成为此类储层恢复经济产量的必要手段。

关键词：大牛地气田；致密气；重复压裂；选井

1 气田概况

大牛地气田其构造位置在陕北斜坡北部，区块内构造、断裂不发育，总体为一北东高、西南低的平缓单斜。局部发育鼻状隆起，未形成较大的构造圈闭。总体上看，气田主压应力轴方向不集中，优势方位以45°～80°居多，主拉应力优势方位以301°～350°居多，因此应力作用方向以NEE向为主，其次NWW向，最小主应力值在23MPa～50MPa之间。

2 前期重复压裂实施概况及认识

通过分析，认为未获得理想效果原因主要为：

（1）早期的重复压裂施工方式与规模与首次压裂相比并未有明显的变化；

（2）储层原始压力低、重压前进一步衰竭，措施液返排困难，伤害大。

对未获得理想效果原因进行分析，认为：

（1）分层压裂提高针对性，但仍以老裂缝延伸、疏通为主，制约效果提升。大牛地气田初期产量低，但稳产期长，表明储层孔隙具有一定的连通性，经过多年的开发，老裂缝控制的泄气面积中采收率较高，潜力较小；采用两层分压管柱，部分井射孔段超过两层，采用层内笼统压裂，层间分层压裂，无法彻底解决纵向矛盾突出的问题；加之增大规模后入井液返排压力大，影响最终效果。

（2）以复杂缝为目的设计，有一定增产效果但实现难度大、效果有待商榷。重复压裂井多数都取得了一定的增产效果，即使是同层的重复改造，也没有出现压后产量降为0的情况；混合压裂液+缝内转向工艺是成功的，但从微地震评价结果来看，以形成相对简单、偏经典的裂缝为主，是否达到了形成复杂缝的工艺设计目的，有待研究；部分井重复压裂裂缝单侧延伸，反映缝内转向的作用和效果有待进一步研究与评价。

谈低渗透油藏重复压裂技术

龙源期刊网

谈低渗透油藏重复压裂技术

作者：刘成千

来源：《中国新技术新产品》2012年第08期

摘要：我国许多油气田在投入开发初期就普遍进行了压裂改造，获得了很好的开发效果。目前大庆油田已进入开发中后期，重复压裂作为老油气田综合治理的技术措施，是急待解决的重大课题。本文就低渗透油藏重复压裂技术进行探讨。

关键词：低渗透油藏；重复压裂技术

中图分类号：TE34 文献标识码：A

1 重复压裂机理

重复压裂油井中地层应力分布是影响水力裂缝产生的主要因素。因此，研究重复压裂井井眼附近的应力分布状况至关重要，以便确定在重复压裂过程中裂缝是否重定向。对于重复压裂井而言，由于存在初次支撑裂缝和天然裂缝的应力场分布以及生产活动引起的孔隙压力变化，从而导致了井眼附近应力的变化，产生了诱导应力场，在两个水平主应力方向上均附加诱导应力。最大诱导应力等于裂缝闭合后作用在支撑剂上的净压力，该应力垂直于初始支撑裂缝，而最小诱导应力平行于初始支撑裂缝。在近井筒附近，新裂缝将在应力最弱点开始启裂，如果在井筒和初始裂缝周围，两个水平主应力相等椭圆形区域内，原最小水平主应力与最大诱导应力之和大于原最大水平主应力与最小诱导应力之和，则在重复压裂时，二次裂缝将重新定向，裂缝启裂的方位将垂直于初次裂缝方位，即产生新裂缝。

随着裂缝向远离井筒方向不断延伸，诱导应力场的影响逐渐减小，在两个水平主应力相等椭圆形区域外，向初始裂缝方向旋转。但是由于裂缝生长的惯性作用，裂缝沿重定向方向仍将延伸一段距离，最终裂缝沿初始裂缝方向延伸。

2 重复压裂压前储层评估

对重复压裂地层进行评估，一般考虑以下内容: 重复压裂井的现状；前次压裂的生产历史；对前次压裂裂缝有效程度及失效原因进行评估；对前次压裂及油藏生产历史进行模拟；目前压裂井是否有新注水井点。通过评估,获取重复压裂施工所需信息和参数，如:地层是否具备期望的生产能力、累积产量和期望的采收率;裂缝导流能力大小，确定支撑剂在缝内的状况;裂缝支撑缝高是否适当以及压裂液与地层的配伍性等，复压井层应具有较高的压力系数，同时采出程度较低，具备重复压裂的能量和物质基础。