有限单元耦合模拟计算及地应力对水平井分段压裂增产作用分析

来源 :第二届页岩油气高效开采力学问题研讨会 | 被引量 : 0次 | 上传用户:hanyanwei
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  本文讨论分析人工裂缝周围诱发地应力对裂缝及低渗致密岩层渗透性定量影响下的生产变化对增减产的影响,根据低渗页岩无法通过自然流动而获得有经济价值的产量(即使是通过水平井压裂开采)这一现实来定量计算压裂周围应力变化及对流动影响。该现实可以通过仅仅有20%的分段压裂井是有经济价值以及通过以获得体积压裂为目标的按顺序跳跃压裂方式可获得30%增产等美国几大页岩气生产基地的现实报告得以验证。不同压裂顺序以及压裂射孔簇距可以分别控制裂缝周边的应力变化以及这些变化对人工主裂缝的几何变化与地层中微裂缝的产生。这些指标的不同,可以对生产产生正负面的影响而我们通过簇距段距(数)在不同现场地应力条件下的设计针对不同天然裂缝走向与气渗透性与地应力关系不同条件下确定最终对增产有利的设计方案。我们根据地应力与双重介质-渗透性耦合模型展开水气二项流动的质量守恒与平衡方程的运用计算出应力敏感条件下的生产条件。我们首先要确定渗透性由于压降上升而递减的生产拐点。然后根据不同射孔簇距压裂段距导致的诱发应力不同选择对裂缝渗透性大幅增加的设计方案。根据我们模拟计算结果显示,在应力阴影影响范围内中间主应力减小对其对应方位(比如正交)的裂缝有渗透性大幅改善的效果。根据具体的岩层不同,这种改善可以达到90%以上,特别是对脆性弱的岩层,而这类岩层恰恰是对产生长人工裂缝有利的地层。另外我们发现通过常规方法提高压降对低渗裂缝发育地层并不是最有效的办法。长裂缝虽然是我们常规设计时最希望获得的效果而这种希望的目标会受到现场应力差岩层脆性射孔簇距等因素影响。最后我们希望强调的是通过压裂获得诱发微裂缝一般对现场应力差较小的地层是有效的而对构造条件复杂的页岩气地层来说并不是可以通过目前常用的分段压裂方式就可以获得的。
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