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海上油田某区块应用水力压裂技术机理及效果研究

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海洋石油 2024年第3期44卷 77-81页

作者：丁乾申李金泽邹德昊卢轶宽夏金娜代齐加王睿中海石油(中国)有限公司天津分公司天津300459 中海油田服务股份有限公司油田生产事业部天津300459

海上油田某区块水力压裂的技术应用欠缺压裂机理及开发规律分析评价。通过对水力压裂原理分析建立低渗压裂裂缝起裂模型,运用真三轴水力压裂试验装置进行直井水力压裂模拟试验,并在海上A区块进行现场应用,对压裂效果进行评价。结果表明... 详细信息

海上油田某区块水力压裂的技术应用欠缺压裂机理及开发规律分析评价。通过对水力压裂原理分析建立低渗压裂裂缝起裂模型,运用真三轴水力压裂试验装置进行直井水力压裂模拟试验,并在海上A区块进行现场应用,对压裂效果进行评价。结果表明:流体黏度越高裂缝起裂排量越小,起裂排量与地层破裂压力梯度呈线性正相关,射孔深度越深、射孔角度越小,裂缝起裂排量越高;在压裂工艺参数上采用孔密16孔/米的单螺旋(45°)射孔方式、注入流体黏度为30~40 mPa∙s、注入排量为2.7 m^(3)/min时起裂效果较佳;A区块4口压裂井实现平均单井日增油23%。该研究为水力压裂技术在海上油田区块应用提供了理论支撑。

关键词：起裂模型低渗压裂储层改造破坏规律压裂效果

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重复高速冲击破岩机理及增透效果研究

重复高速冲击破岩机理及增透效果研究

作者：丁乾申中国石油大学(华东)

学位级别：硕士

电化学复合脉冲技术是一种新型的物理法压裂改造技术,基于电脉冲技术将电脉冲与聚能材料紧密结合起来,借助电脉冲等离子体引爆聚能材料,产生高能冲击波致裂储层,该技术充分集成了电爆震冲击的可重复性和爆燃冲击的高能性,措施效果显著,... 详细信息

电化学复合脉冲技术是一种新型的物理法压裂改造技术,基于电脉冲技术将电脉冲与聚能材料紧密结合起来,借助电脉冲等离子体引爆聚能材料,产生高能冲击波致裂储层,该技术充分集成了电爆震冲击的可重复性和爆燃冲击的高能性,措施效果显著,但是对于高速聚能重复冲击下岩石的破坏演化规律、裂缝渐进扩展机理以及措施后对油水井的增透效果研究相对薄弱。基于此,本论文借助岩石冲击损伤模拟系统,首先开展单次冲击后岩石的破裂规律模拟实验,主要对干燥封隔、饱和封隔、干燥裸露、饱和裸露岩样冲击,以此分析加载速率、饱和程度、流体泄入对岩石破坏的规律及机理;进而开展多次冲击破岩实验,围绕重复等量冲击和重复不等量冲击,分别探讨了干燥封隔等上述四种实验条件下重复冲击对岩石破坏过程的控制规律;基于实验研究成果,利用有限元模拟软件,开展了实验冲击破坏过程的模拟,随后,基于模拟样本回归建立了技术参数和破坏形态的关系,并评价了冲击破岩各主控因素的敏感性;最后,系统凝练实验和数值模拟研究成果,构建了适用于现场指导的破坏效果图版,用于指导该技术的参数设计和预测措施效果。研究结果表明:电化学复合脉冲技术可大幅增强压裂改造效果,在合理冲击波组合和脉冲次数下,其压裂裂缝可达4条,裂缝长度可达2-3 m。对于电化学复合脉冲冲击波的加载条件,其单次冲击时,岩石的破裂强度随加载速率的增加而增大,裂缝条数随之增多;低加载速率下饱和岩石小于干燥岩石破裂强度,高加载速率下翻转;井眼中流体泄入可降低岩石的破裂强度,并促进径向裂缝的产生。多次冲击时,对于重复等量冲击峰值压力随冲击次数的增加而减小,井眼封隔后干燥岩石比饱和岩石易形成裂缝,井眼裸露岩石比封隔岩石难形成多条裂缝;对于重复不等量冲击,高+低组合重复冲击易形成多条裂缝。回归了破坏形态和技术参数的关系式得到破碎区长度随冲击次数、脉宽、峰值、泊松比、地应力的增大而增大,随弹性模量增大而减小;裂缝条数随冲击次数、峰值、弹性模量的增大而增多,随脉宽、泊松比、地应力的增大而减小;裂缝区长度随冲击次数、脉宽、峰值、弹性模量的增大而增大,随泊松比、地应力的增大而减小。绘制了多次冲击后不同套管周围破碎区、裂缝条数、裂缝长度的效果图,可预测措施后储层的破坏情况,为预测产能提供前期资料。研究结果为该技术改造储层提供了理论指导。

关键词：单次冲击实验多次冲击实验数值模拟破岩增透效果电化学复合脉冲

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水力压裂破裂压力计算模型

大庆石油地质与开发 2020年第4期39卷 59-68页

作者：吴飞鹏孟鹏程丁乾申李德杨维中国石油大学(华东)石油工程学院山东青岛266580

水力压裂工艺的关键点是岩石破裂压力的确定。依据破裂模型理论基础的不同,将弹性力学破裂模型和断裂力学破裂模型细分为6类:线弹性拉伸破裂模型、多孔线弹性拉伸破裂模型、特征距离模型、剪切破坏模型、能量释放率模型和应力强度因子... 详细信息

水力压裂工艺的关键点是岩石破裂压力的确定。依据破裂模型理论基础的不同,将弹性力学破裂模型和断裂力学破裂模型细分为6类:线弹性拉伸破裂模型、多孔线弹性拉伸破裂模型、特征距离模型、剪切破坏模型、能量释放率模型和应力强度因子模型。在此基础上分析了现有细分模型的基本假设、推导原理、适应性和局限性。结果表明:线弹性拉伸破裂模型、多孔线弹性拉伸破裂模型被普遍应用于矿场设计,但其不能综合考虑升压速率、井眼尺寸等因素对破裂压力的影响;特征距离模型可综合考虑这些因素的影响,但其基于的破裂物理过程假设有待进一步检验;剪切破坏模型基于岩石宏观破坏理论,较适合低弹性模量的高渗砂岩;基于断裂力学理论提出的能量释放率和应力强度因子模型,其物理假设与水力致裂的实际物理过程较为接近,但其在初始裂纹长度等基础参数提取方面存在局限。

关键词：水力压裂井周应力分布破裂压力计算准则适应性分析

油田开发中储层岩石重复强冲击致裂效应模拟实验研究

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天津科技 2021年第10期48卷 45-47,50页

作者：丁乾申中海石油(中国)有限公司天津分公司天津300459

在石油开发工程中,由于在渗透率低且岩性较为坚硬的储层采用水力压裂效果不佳,重复强冲击技术应运而生。利用岩石冲击损伤模拟实验装置和单轴刚性液压机,对不同加载速率和不同冲击次数条件下饱和、干燥和不同渗透率的岩石进行重复冲击实... 详细信息

在石油开发工程中,由于在渗透率低且岩性较为坚硬的储层采用水力压裂效果不佳,重复强冲击技术应运而生。利用岩石冲击损伤模拟实验装置和单轴刚性液压机,对不同加载速率和不同冲击次数条件下饱和、干燥和不同渗透率的岩石进行重复冲击实验,测量不同重复加压阶段岩石渗透率的变化情况。实验表明:岩石强度随加载速率的提高不断变大,随重复加载次数的增加而逐渐降低,裂缝条数随冲击速率的增加而增多;单次加载岩石渗透率有先减小后稳定再增大的变化;在不同阶段重复加载渗透率有不同的变化。

关键词：重复强冲击重复加载次数岩石强度渗透率

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冲击荷载下岩石动态强度主控因素与计算模型

大庆石油地质与开发 2020年第6期39卷 60-69页

作者：吴飞鹏丁乾申杨维李晓军王凯康少飞中国石油大学(华东)石油工程学院山东青岛266580 中国石化胜利油田公司东辛采油厂山东东营257100

针对储层岩石的动态强度变化规律在霍普金森压杆实验的定性分析与经验回归存在形式多样、考虑因素片面、普适性不理想等问题,基于岩石动态冲击实验成果的调研分析,提取38组716个样本实验数据,开展了动态强度主控因素影响敏感性分析,并... 详细信息

针对储层岩石的动态强度变化规律在霍普金森压杆实验的定性分析与经验回归存在形式多样、考虑因素片面、普适性不理想等问题,基于岩石动态冲击实验成果的调研分析,提取38组716个样本实验数据,开展了动态强度主控因素影响敏感性分析,并采用数学回归方式,建立了岩石动态强度与岩石静态强度、弹性模量及应变率间的经验关系式。结果表明:通过通用全局优化算法,可回归建立岩石动态强度与应变率、静态弹性模量、静态强度等因素的计算关系式,具有较高的预测精度;岩石动态强度随应变率、静态弹性模量的增大而增大,随静态强度的增大而减小。该研究扩充了岩石动态强度计算方法的适用范围,可为岩石动力学工程问题的研究提供便捷的理论指导。

关键词：动态强度敏感性分析应变率数学回归

某海上采油平台清水剂使用量的降低措施和效果

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天津科技 2022年第10期49卷 29-31,36页

作者：董宝柱丁乾申中海石油(中国)有限公司天津分公司天津300459

为在保证平台生产水处理系统水质处理效果的前提下,解决生产水处理系统清水剂使用量大、费用高的问题,通过调研和相关的分析,对其影响因素逐一探究后,采取了相适应的举措,并利用现场条件进行验证试验,最终实现了某采油平台生产水系统清... 详细信息

为在保证平台生产水处理系统水质处理效果的前提下,解决生产水处理系统清水剂使用量大、费用高的问题,通过调研和相关的分析,对其影响因素逐一探究后,采取了相适应的举措,并利用现场条件进行验证试验,最终实现了某采油平台生产水系统清水剂使用量的降低,从而达到了节约生产成本、提升企业经济效益的目的。

关键词：海上采油平台生产水系统清水剂效益

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新型延迟交联堵水剂体系的制备及性能评价

应用化工 2023年第7期52卷 2080-2083页

作者：张亚楠张荣军张超林鹏丁乾申西安石油大学石油工程学院陕西西安710065 西安市致密油(页岩油)开发重点实验室陕西西安710065 中海石油(中国)有限公司天津分公司天津300459

针对目前常规堵水剂普遍存在“要么注不进,要么堵不住,不能深部调驱,增油降水效果差”等问题,采用丙烯酰胺(AM)、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(AMPS)、N-(3-二甲氨基丙基)甲基丙烯酰胺(DMAPMA)制备新型三元共聚物,同时制备多重乳液将交联剂... 详细信息

针对目前常规堵水剂普遍存在“要么注不进,要么堵不住,不能深部调驱,增油降水效果差”等问题,采用丙烯酰胺(AM)、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(AMPS)、N-(3-二甲氨基丙基)甲基丙烯酰胺(DMAPMA)制备新型三元共聚物,同时制备多重乳液将交联剂进行包裹实现延迟交联。结果表明,多重乳液体系交联时间可延迟1倍以上,达到5~15 d,实现了延迟交联的目的;最佳凝胶体系具有良好的耐温耐盐性能,适用于矿化度<100000 mg/L和温度70~90℃范围内的油藏。该凝胶体系具有初始黏度小,易注入低渗透地层,且交联时间可控,成胶强度大等特点,可对高渗通道形成有效封堵。

关键词：堵水剂延迟交联多重乳液三元共聚物

高速冲击作用下岩石破裂强度及破裂形态变化规律

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高速冲击作用下岩石破裂强度及破裂形态变化规律

复合电热化学聚能冲击波储层强化改造试验与评价

2019油气田勘探与开发国际会议

作者：丁乾申吴飞鹏杨维李德中国石油大学(华东)石油工程学院

对于利用高能量强动载作用在低渗透油藏储层中形成裂缝的改造技术,揭示在高速冲击下对岩石强度的影响破坏机制,分析岩石在流体影响下的破裂机理有重要意义。本文在天然岩心的组成基础上压制人造岩心,利用岩石冲击损伤实验装置进行了饱... 详细信息

对于利用高能量强动载作用在低渗透油藏储层中形成裂缝的改造技术,揭示在高速冲击下对岩石强度的影响破坏机制,分析岩石在流体影响下的破裂机理有重要意义。本文在天然岩心的组成基础上压制人造岩心,利用岩石冲击损伤实验装置进行了饱和及井眼裸露、饱和及井眼封隔、干燥及井眼封隔3种岩样条件在不同加载速率下的冲击破坏实验。研究表明:（1）岩石的破裂强度随加载速率的增加而增大,一般产生1到5条裂缝;（2）随着加载速率的增加,饱和岩石破裂强度的增幅高于干燥岩石的强度增幅,在某一加载速率下出现强度大小反转;（3）在低加载速率下,岩石裂缝中的流体的内压会降低岩石强度,在高加载速率条件下,裂缝中流体的界面张力和粘滞力不可忽略,致使岩石强度增大;（4）岩石裸露条件下冲击能量偏移到近孔区域,破坏动力增加,在中孔封隔下冲击能量偏移到远孔区域,破坏阻力增加。

关键词：高速冲击冲击损伤岩石强度破裂形态饱和岩石

来源： cnki会议评论

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cnki会议

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石油钻探技术 2020年第1期48卷 72-79页

作者：李昂杨万有丁乾申康少飞杨维吴飞鹏中海油能源发展股份有限公司工程技术分公司天津300452 中国石油大学(华东)石油工程学院山东青岛266580

为了完善复合电热化学聚能冲击波技术的工艺参数优化及效果评价,首先进行了大尺寸混凝土岩样的复合电热化学聚能冲击试验,评价了该技术的冲击破岩效果和控制因素;然后建立了可实现强动载重复冲击的数值模型,进行了大尺寸岩样模拟试验;... 详细信息

为了完善复合电热化学聚能冲击波技术的工艺参数优化及效果评价,首先进行了大尺寸混凝土岩样的复合电热化学聚能冲击试验,评价了该技术的冲击破岩效果和控制因素;然后建立了可实现强动载重复冲击的数值模型,进行了大尺寸岩样模拟试验;最后利用数值模型系统评价了冲击次数、峰值压力、岩石弹性模量和地应力对措施效果的敏感性,分析了各工艺参数对岩石裂缝数量及作用距离的影响规律,并预测了措施后的增产效果。试验结果表明:复合电热化学聚能冲击波技术可将常规电脉冲的脉冲宽度扩展约1.5倍,冲击峰值压力提高约3.0倍;岩样冲击6次后,产生4条宏观裂缝,模拟井眼周围产生不同程度的破碎。该研究结果为利用复合电热化学聚能冲击波技术的工程应用提供了理论指导。

关键词：电热化学冲击波冲击试验数值模拟敏感性增产效果