碳酸盐岩储层水力压裂裂缝扩展机理及工艺优化研究

作     者：翟乃城 

作者单位：中国石油大学(华东) 

学位级别：硕士

导师姓名：曲占庆

授予年度：2019年

学科分类：0820[工学-石油与天然气工程] 08[工学] 082002[工学-油气田开发工程] 

主      题：碳酸盐岩 裂缝扩展 产能 酸压 工艺优化 

摘      要：目前针对缝洞型碳酸盐岩油藏大多采用酸压来进行储层改造,但酸化压裂工艺技术对于裂缝遇溶孔溶洞后的扩展机理尚不明确,且考虑孔洞对于裂缝扩展影响的研究较少。本文为了研究孔洞型碳酸盐岩储层中水力压裂裂缝扩展规律,基于损伤力学理论建立渗流-应力-损伤耦合方程开展了数值模拟研究,并与实验对比验证了模型的准确性。研究了溶孔溶洞对水力裂缝扩展的影响,分析了储层参数、施工参数和孔洞尺寸及形状对水力裂缝扩展的影响。模拟结果表明:水力裂缝遇孔洞后的裂缝扩展表现为四种形式,即阻碍、直接穿过、先偏后穿、转向。随着渗透率的增大,压裂液的滤失增加,缝内静压力相对较小,主应力差起主导作用。在非均质很强时,裂缝扩展绕过了孔洞,随着非均质性的减弱,水力裂缝的扩展形态更加光滑平直,孔洞模型上下端表现更加对称。储层地应力差控制着裂缝的走向及分支缝的产生,较低水平地应力差更易产生分支缝,水平地应力差的增大,限制了裂缝的偏转,主裂缝更易沿着最大水平主应力方向扩展。孔洞尺寸越大,裂缝越难以突破溶洞扩展延伸,理论上可选择增大注入排量或延长注入时间来达到目的;狭长形状孔洞水力裂缝更易在两端产生分支裂缝,且沿孔洞长边方向延伸较短距离就转向,而宽短形状孔洞则更易在孔洞处形成一定的储能空间,使得形成分支缝的几率减小。并且根据现场提供的数据,利用CMG建立含天然裂缝的双孔/双渗碳酸盐岩储层压裂模型。研究了不同裂缝参数和不同生产制度对气井产能的影响,并以此为依据对裂缝参数和生产制度进行优化,且进一步开展了室内实验,对酸压工作液进行优化,测试理想裂缝导流能力的实现。