非常规致密储层压裂缝网数字孪生构建理论与方法

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作者 陆吉 林伯韬 +2 位作者 朱海涛 金衍 孟翰 《世界石油工业》 2025年第1期108-119,共12页

水平井分段压裂技术及大规模体积改造技术的提升,使非常规油气开发获得重大突破和快速发展。致密油气藏成为继页岩气之后全球非常规油气勘探开发的新热点。随着水力压裂技术在致密储层开发中的推广应用,压裂缝网精细化表征成为水力压裂... 水平井分段压裂技术及大规模体积改造技术的提升,使非常规油气开发获得重大突破和快速发展。致密油气藏成为继页岩气之后全球非常规油气勘探开发的新热点。随着水力压裂技术在致密储层开发中的推广应用,压裂缝网精细化表征成为水力压裂数字化、智能化发展建设的关键问题,对压裂效果评价及压裂施工优化具有重要的意义。由于致密储层天然裂缝发育、非均质性强,压裂后复杂的缝网形态给缝网表征带来极大挑战。基于高精度数据采集、实时数据传输、虚拟实体建模与分析、机理数据融合仿真与决策的数字孪生技术,为压裂缝网表征提供了新思路。(1)介绍数字孪生的基本概念及压裂缝网表征的研究现状,提出压裂缝网数字孪生的五维模型及系统架构;(2)将压裂缝网数字孪生的虚拟实体归纳为储层的地质力学模型和压裂缝网模型,研究相应的孪生模型构建方法;(3)分析压裂缝网数字孪生应用于支撑剂运移及油气井产能预测的场景。在此基础上,探讨压裂缝网数字孪生亟待发展的关键技术并提出相关建议,旨在为致密储层水力压裂缝网的数字化及智能化表征与控制提供理论与方法指导。 展开更多

关键词 非常规油气 致密储层 水力压裂 压裂缝网表征 数字孪生 人工智能 数字化建模

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深层页岩气断层属性对压裂缝网的影响 被引量：4

2

作者 任岚 于志豪 +4 位作者 赵金洲 林然 吴建发 宋毅 吴建军 《特种油气藏》 CAS CSCD 北大核心 2023年第2期95-100,共6页

深层页岩地层断层较为发育,附近地应力场呈现非均匀分布,水力压裂产生的裂缝可能出现非平面、非对称、非规则延伸行为,进而影响压裂缝网体积。针对该问题,以川南区块Y101井区实际断层为例,构建了深层页岩气复杂构造内断层附近非均匀应... 深层页岩地层断层较为发育,附近地应力场呈现非均匀分布,水力压裂产生的裂缝可能出现非平面、非对称、非规则延伸行为,进而影响压裂缝网体积。针对该问题,以川南区块Y101井区实际断层为例,构建了深层页岩气复杂构造内断层附近非均匀应力场表征模型与压裂缝网扩展模型,分析了断层特征参数对地应力的影响,并定量研究了断层类型、断距、长度、高度、走向、倾角和距离对压裂缝网体积的影响。结果表明:断层的断距、长度和高度越大,地应力偏转角和地应力差越大,压裂缝网体积越小;断层的倾角和远离断层的距离越大,地应力偏转角和地应力差越小,压裂缝网体积越大;断层的走向越大,地应力偏转角越大,地应力差越小,压裂缝网体积越大。断层参数对缝网体积的影响程度由大到小依次为倾角、走向、断距、距离、高度、长度。该研究可为深层页岩复杂构造下的缝网压裂优化设计提供理论依据。 展开更多

关键词 深层页岩 断层 非均匀应力场 压裂缝网 地应力差

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基于示踪剂返排的致密油压裂缝网评价方法 被引量：6

3

作者 李林凯 姜汉桥 +2 位作者 李俊键 孟凡乐 秦积舜 《特种油气藏》 CAS CSCD 北大核心 2017年第5期102-106,共5页

由于致密油藏渗透率极低,常采用多级水力压裂提高单井产能,压裂后形成复杂的裂缝网络。针对压裂缝网表征的问题,在压裂过程中,示踪剂添加到压裂液中注入油藏并返排至地面,基于示踪剂返排曲线,运用时间矩理论,建立了累计流动能力与累计... 由于致密油藏渗透率极低,常采用多级水力压裂提高单井产能,压裂后形成复杂的裂缝网络。针对压裂缝网表征的问题,在压裂过程中,示踪剂添加到压裂液中注入油藏并返排至地面,基于示踪剂返排曲线,运用时间矩理论,建立了累计流动能力与累计储存能力图版用于评价裂缝网络。研究结果表明:在半对数坐标系下,示踪剂返排曲线峰值过后呈现明显的直线段。图版导数曲线能够判断压裂缝网的类型,并与微地震结果进行了验证。如果导数曲线无明显突变,裂缝网络可视为均匀分布;导数曲线有明显突变,近水平段个数代表裂缝网络主裂缝或裂缝簇的个数。该研究成果能够为地质模型的建立提供约束,对致密油藏的开发具有十分重要的意义。 展开更多

关键词 示踪剂返排 压裂缝网 致密油 洛伦兹系数 时间矩理论 新疆油田

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页岩压裂缝网储层应力敏感性及对产能的影响 被引量：8

4

作者 田巍 邓瑞健 +4 位作者 朱维耀 国殿斌 李中超 龙运前 高志飞 《油气藏评价与开发》 CSCD 2017年第6期71-77,共7页

为了研究页岩压裂缝网储层应力敏感性,实验室利用全数字伺服控制器对页岩岩心进行造缝处理,使其内部产生缝网结构,并通过改变围压的方式来研究页岩缝网岩石应力敏感性,进而进一步研究页岩缝网储层应力敏感性,并分析了其对产能的影响。... 为了研究页岩压裂缝网储层应力敏感性,实验室利用全数字伺服控制器对页岩岩心进行造缝处理,使其内部产生缝网结构,并通过改变围压的方式来研究页岩缝网岩石应力敏感性,进而进一步研究页岩缝网储层应力敏感性,并分析了其对产能的影响。研究表明,压裂缝网岩石应力敏感曲线为"L"型曲线形态,曲线以9.45 MPa为分界点分为两段:第Ⅰ阶段渗透率下降幅度较大,为拟塑性形变;第Ⅱ阶段渗透率下降幅度不如前者大,以弹性形变为主,岩石成为等压力体。采用岩石应力敏感曲线第Ⅱ阶段来评价缝网储层应力敏感性更符合实际,页岩缝网储层为强应力敏感,含有明显主裂缝的岩心其敏感程度相对较弱;缝网储层应力敏感性对气井产能的影响不大为2.38%,可见应力敏感性对压裂效果较好储层的影响相对较小,建议页岩气井生产过程中建立合理的气井生产制度。 展开更多

关键词 压裂缝网 岩石应力敏感性 储层应力敏感性 等压力体

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提升川南地区深层页岩气储层压裂缝网改造效果的全生命周期对策 被引量：20

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作者 沈骋 谢军 +2 位作者 赵金洲 范宇 任岚 《天然气工业》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第1期169-177,共9页

为了实现深层页岩气的规模高效开发,以四川盆地川南地区泸州—渝西区块上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组深层页岩气储层为研究对象,系统分析了涵盖井位部署、钻完井、排采生产阶段的页岩气井全生命周期中影响页岩气储层压裂缝网改造效... 为了实现深层页岩气的规模高效开发,以四川盆地川南地区泸州—渝西区块上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组深层页岩气储层为研究对象,系统分析了涵盖井位部署、钻完井、排采生产阶段的页岩气井全生命周期中影响页岩气储层压裂缝网改造效果的地质和工程因素,进而提出了有针对性的技术对策及下一步的技术发展方向。研究结果表明:①应力状态和断裂体系是影响缝网扩展程度的首要因素,不等时靶体及其钻遇率是形成复杂缝网的先决条件,发育的天然弱面区带是诱导裂缝延伸的重要介质,优质页岩储层厚度是衡量资源纵向上能动性的地质依据;②液体携砂效率与密簇是提升水力裂缝复杂程度的工艺保障,精细分段射孔工艺是实现储层横向上充分动用的技术核心,一体化压裂方案设计是避免井下复杂情况产生、实现储层得到最大限度改造的创新流程,合理的焖井与排采制度是保证气井长期高位稳产的必要措施;③提升深层页岩气井压裂缝网改造效果的全生命周期对策的内涵包括确定适宜的储层纵横向动用模式以实现对优质储层的充分改造、有效识别断层与弱面以减少井下复杂情况的产生、优化簇间距和砂液体系以保证水力裂缝网络规模达到最大化、通过制订合理的生产制度以保证气井最大估算最终开采量(EUR)的获取;④开展长水平段气井精细压裂方案设计、持续优化砂液体系、簇间距与施工强度、研究多层立体压裂技术是深层页岩气储层缝网压裂技术下一步的发展方向。 展开更多

关键词 四川盆地南部 深层页岩气 压裂缝网 全生命周期 密簇 液体携砂效率 一体化压裂方案设计 长水平段 立体压裂

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基于微地震监测的新民油田水力压裂缝网形态对比分析 被引量：2

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作者 田佳 张勇 胡佳男 《重庆科技学院学报（自然科学版）》 CAS 2022年第6期31-37,共7页

基于微地震监测技术,研究位于松辽盆地南部的新民油田水力压裂缝网形态。优选研究区内3口压裂井,针对扶余油层进行井下微地震监测,采用基于S变换的时频谱有效事件自动拾取技术和概率密度坍塌网格搜索法计算震源的空间位置,对比压裂缝的... 基于微地震监测技术,研究位于松辽盆地南部的新民油田水力压裂缝网形态。优选研究区内3口压裂井,针对扶余油层进行井下微地震监测,采用基于S变换的时频谱有效事件自动拾取技术和概率密度坍塌网格搜索法计算震源的空间位置,对比压裂缝的几何形态特征和动态扩展规律。研究结果表明,区内的最大水平主应力方向为北东向,3口压裂井沿西北—东南方向的裂缝复杂程度依次降低、规模依次增加。此外,缝长、缝高均与加砂总量、累计液量呈明显的线性正相关性,但是缝宽、裂缝复杂指数与其压裂施工参数的相关性不明显。 展开更多

关键词 松辽盆地 微地震监测 压裂缝网形态 偏震 震源

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基于复杂裂缝研究的大型三维压裂裂缝网模拟——充分考虑全耦合压裂液流体力学影响因素

7

作者 无 《世界石油工业》 2017年第2期64-73,共10页

得克萨斯奥斯汀分校针对非常规储层推出的新型三维裂缝网模拟方法基于复杂裂缝研究模型（CFRAC），考虑压力诱导裂缝形变的全耦合压裂液流体力学，利用单台高性能计算节点可在几天或几小时内实现大型三维压裂裂缝网的模拟。结果显示，... 得克萨斯奥斯汀分校针对非常规储层推出的新型三维裂缝网模拟方法基于复杂裂缝研究模型（CFRAC），考虑压力诱导裂缝形变的全耦合压裂液流体力学，利用单台高性能计算节点可在几天或几小时内实现大型三维压裂裂缝网的模拟。结果显示，只存在单条压裂裂缝且没有天然裂缝干扰的模型将生成一条长的主裂缝；在压裂裂缝可以在垂向上无限扩展的模型中，压裂裂缝将绕过天然裂缝继续扩展而不受其影响；在压裂裂缝高度有限的模拟中，压裂裂缝不能绕过天然裂缝扩展，造成远井地带净压力升高、裂缝变短，裂缝网更加复杂；在应力各向异性更强、天然裂缝导流能力小的模型中，滤夫到周围天然裂缝的滤失量更少，使改造裂缝表面积变小；不同应力机制下采用的模型不同，其取决于地质参数和施工参数。 展开更多

关键词 非常规储层 压裂 三维裂缝网 模型

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燃爆诱导水力压裂多裂缝耦合起裂规律 被引量：11

8

作者 吴飞鹏 徐尔斯 +3 位作者 尉雪梅 刘恒超 李德 丁乾申 《天然气工业》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第11期65-72,共8页

为了明确多相位裂缝组合下的应力干扰作用及其对后续水力压裂裂缝起裂压力的影响,基于原有预存单条诱导裂缝的应力场计算模型建立预存多条诱导裂缝的耦合应力场计算模型,分析诱导应力影响下的井周周向应力场变化规律,再结合断裂力学判... 为了明确多相位裂缝组合下的应力干扰作用及其对后续水力压裂裂缝起裂压力的影响,基于原有预存单条诱导裂缝的应力场计算模型建立预存多条诱导裂缝的耦合应力场计算模型,分析诱导应力影响下的井周周向应力场变化规律,再结合断裂力学判据计算后续水力压裂预存裂缝的起裂压力,并对预存裂缝长度、相位、水平主应力差异系数及预存裂缝条数等4个因素对预存裂缝起裂压力的影响进行了分析。研究结果表明:(1)预存裂缝后近裂缝区域周向应力差明显增大,甚至出现水平主应力反转;(2)随新增预存裂缝长度增加,原预存裂缝起裂压力先增后降,在新增预存裂缝长度增加到原预存裂缝长度时,原预存裂缝起裂压力迅速降低,而后下降趋势变平缓;(3)高相位裂缝的起裂压力大于低相位裂缝的起裂压力;(4)随着裂缝条数的增加,新增预存裂缝起裂压力逐渐降低,但起裂压力差减小的趋势不明显;(5)多相位裂缝的应力干扰作用影响裂缝的起裂压力,较长高相位裂缝和较短低相位裂缝均有利于多相位裂缝的同时起裂;(6)多裂缝同步延伸会产生更为复杂的应力干扰作用,激发水力压裂复杂缝网的演化,实现均衡的压裂改造。结论认为,该研究成果可为燃爆诱导压裂射孔相位、诱导裂缝规模及后续水力压裂施工泵压等压裂施工设计提供理论指导。 展开更多

关键词 高水平地应力差异 燃爆诱导水力压裂 诱导应力分布 多裂缝起裂压力 复杂压裂缝网 压裂施工设计

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“基于手机的裂缝监测系统”危房检测现场实验研究 被引量：1

9

作者 丁勇 吴玉龙 +3 位作者 岳大森 张汉钰 王鹏 李登华 《工程质量》 2020年第11期102-104,109,共4页

介绍一种新型的“基于手机的裂缝监测系统”,利用手机的拍照和网络上传功能,将裂缝图片上传到裂缝网(www.crackeye.net),网站利用云端人工智能自动识别裂缝并计算宽度,并运用图表绘制功能,自动分析裂缝的变化趋势。钢锋新村36号楼的现... 介绍一种新型的“基于手机的裂缝监测系统”,利用手机的拍照和网络上传功能,将裂缝图片上传到裂缝网(www.crackeye.net),网站利用云端人工智能自动识别裂缝并计算宽度,并运用图表绘制功能,自动分析裂缝的变化趋势。钢锋新村36号楼的现场实验表明,该系统不仅节省大量在线监测的费用,还可以让普通人使用手机精确测量裂缝宽度,快速实现裂缝数据的采集和分享,提高了裂缝测量的信息化程度,从而真正实现全天候高频率地危房裂缝在线监测,为使用者提供更高的安全保障。 展开更多

关键词 CMSS 手机 裂缝监测 裂缝网

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考虑气水两相流动的页岩气井压裂-生产一体化数值模拟 被引量：1

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作者 唐慧莹 罗山贵 +4 位作者 梁海鹏 曾波 张烈辉 赵玉龙 宋毅 《石油勘探与开发》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第3期597-607,共11页

基于位移不连续法和离散裂缝统一管网模型,采用顺序迭代数值模拟方法,构建了考虑气水两相流动的页岩气井压裂-生产一体化数值模型。模型考虑了天然裂缝、基质物性对压裂过程的影响,且直接将压裂后地层压力及含水饱和度分布用于后续焖井... 基于位移不连续法和离散裂缝统一管网模型,采用顺序迭代数值模拟方法,构建了考虑气水两相流动的页岩气井压裂-生产一体化数值模型。模型考虑了天然裂缝、基质物性对压裂过程的影响,且直接将压裂后地层压力及含水饱和度分布用于后续焖井、生产模拟,可以更准确地实现压裂-生产一体化模拟。模拟结果表明:储层物性参数对裂缝扩展有较大影响,合理预测压裂结束后地层压力及储层流体分布是准确预测页岩气井产气量、产液量的关键;相较于常规方法,提出的模型同时考虑压裂对基质压力及含水饱和度的影响,可以更准确地模拟产水量、产气量。将建立的模型应用于实际页岩气压裂水平井的压裂-生产一体化模拟,模拟结果与实际生产数据吻合程度较好,验证了模型的准确性。 展开更多

关键词 页岩气井 水力压裂 压裂缝网扩展 气水两相流动 压裂-生产一体化数值模拟

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燃爆压裂井井周诱导应力分布规律 被引量：6

11

作者 尉雪梅 吴飞鹏 +3 位作者 刘恒超 徐尔斯 张艳玉 蒲春生 《中国石油大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第1期105-112,共8页

燃爆诱导压裂可在井周形成多条受应力差异控制小的径向裂缝,借助Sneddon线弹性诱导应力模型,结合带压井筒周围径向应力、周向应力模型,通过坐标转化和应力叠加,推导建立预存任意角度多条燃爆诱导裂缝的井周水平地应力分布计算模型,据此... 燃爆诱导压裂可在井周形成多条受应力差异控制小的径向裂缝,借助Sneddon线弹性诱导应力模型,结合带压井筒周围径向应力、周向应力模型,通过坐标转化和应力叠加,推导建立预存任意角度多条燃爆诱导裂缝的井周水平地应力分布计算模型,据此分析存在单条或任意多条组合裂缝对水平主应力差的影响,定量评价裂缝长度、裂缝条数及其相位组合、裂缝内净压力、储层原始主应力差异系数对水平主应力分布的影响敏感性。结果表明:由于预存燃爆裂缝的诱导作用,井周水平主应力存在差异反转区、差异减小区和差异增益区3个区域;应力差反转区面积随裂缝长度的增加、裂缝内压力增高、原始水平主应力差异系数的减小而逐渐增大;低角度相位裂缝的诱导应力差异反转发生在裂缝尖端两侧,而高角度相位裂缝应力反转发生在沿裂缝两侧区域,且高角度诱导裂缝的应力干扰强于低角度诱导裂缝,同时多条不同相位裂缝存在应力干扰;综合分析存在平行于最大主应力和最小主应力两条诱导裂缝时对应力差异的平衡作用最好。 展开更多

关键词 高主应力差异储层 燃爆压裂裂缝 诱导应力分布 复杂压裂缝网

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四川盆地威远页岩气田缝控压裂关键技术 被引量：2

12

作者 肖剑锋 何怀银 +5 位作者 李彦超 沈建国 邓才 邹龙庆 李俊翔 王一萱 《天然气工业》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第7期63-71,共9页

四川盆地威远地区下志留统龙马溪组页岩普遍具有水平应力差高、非均质性强等特点,前期主体开发技术借鉴北美现场压裂经验,存在压裂缝网较为简单、压后效果差异大等问题。为进一步提升威远页岩气田缝控压裂关键参数的适应性、合理性,采... 四川盆地威远地区下志留统龙马溪组页岩普遍具有水平应力差高、非均质性强等特点,前期主体开发技术借鉴北美现场压裂经验,存在压裂缝网较为简单、压后效果差异大等问题。为进一步提升威远页岩气田缝控压裂关键参数的适应性、合理性,采用饱和覆盖、全域支撑的压裂设计理念,结合暂堵压裂数值模拟、支撑剂流动评价等方法,形成了以“主缝换缝网+暂堵换排量+粉砂换陶粒”为核心的新一代页岩缝控压裂关键技术。研究结果表明:(1)适度减少段内簇间距,以更密集的主缝替代前期不完善缝网系统能够保障裂缝对储层的充分覆盖;(2)暂堵时机、暂堵用量的优化能够提升多簇压裂条件下裂缝的均匀开启程度,其精确性和经济性较单一提升压裂排量更高;(3)提升粉砂比例+强化支撑剂用量的参数优化组合,能够实现各级裂缝的有效支撑。结论认为:(1)该技术在威远页岩气田现场应用100余井次,应用井平均千米测试产量较应用前增加7.2%,测算平均EUR增加4.3%,套变率下降约28.7%,压裂综合作业成本下降超过12%;(2)该技术能够有效提升页岩气储量的动用,为威远页岩气田压裂降本增效提供了有力支撑,同时也为川南地区页岩气压裂关键参数的精细优化提供了技术指导。 展开更多

关键词 页岩气 缝控压裂 压裂缝网 暂堵优化 射孔簇开启 饱和覆盖 全域支撑

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预微裂技术强度形成机理研究

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作者 董新心 《内蒙古公路与运输》 2017年第6期53-56,共4页

半刚性基层高速公路发展迅速源于半刚性基层强度高成本相对低,但是半刚性基层反射裂缝的问题也越来越严重,为最大程度减轻甚至避免反射裂缝的产生,研究了一种用于减轻反射裂缝的创新方法——预微裂技术。预微裂技术需要在半刚性基层施... 半刚性基层高速公路发展迅速源于半刚性基层强度高成本相对低,但是半刚性基层反射裂缝的问题也越来越严重,为最大程度减轻甚至避免反射裂缝的产生,研究了一种用于减轻反射裂缝的创新方法——预微裂技术。预微裂技术需要在半刚性基层施工完成后1d^3d内进行预压,形成微细裂缝,分散前期基层收缩开裂后造成应力集中的能量,从而减轻甚至消除反射裂缝。通过试验、数据分析,研究预微裂后半刚性基层微裂缝自愈合机理及强度形成机理。 展开更多

关键词 半刚性基层 预微裂技术 微细裂缝网 强度形成机理

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