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基于FEM-DFN的页岩气储层水力压裂复杂裂缝交错扩展模型

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天然气工业 2023年第1期43卷 162-176页

作者：唐煊赫朱海燕李奎东 “油气藏地质及开发工程”国家重点实验室·成都理工大学成都理工大学能源学院中国石化江汉油田分公司石油工程技术研究院

页岩气藏压裂过程中,常遇到因施工压力超限储层压不开、近井地带裂缝形态复杂而引起砂堵的恶性事故,如何有效模拟复杂裂缝的起裂与交错扩展形态是页岩气体积压裂优化设计的关键。为此,基于有限元—离散裂缝网络(FEM-DFN),考虑水力裂缝... 详细信息

页岩气藏压裂过程中,常遇到因施工压力超限储层压不开、近井地带裂缝形态复杂而引起砂堵的恶性事故,如何有效模拟复杂裂缝的起裂与交错扩展形态是页岩气体积压裂优化设计的关键。为此,基于有限元—离散裂缝网络(FEM-DFN),考虑水力裂缝扩展的非线性损伤破裂力学行为与裂缝面摩擦效应,改进了拉伸—剪切复合破裂模式的本构方程,建立了基于显式时间积分的页岩气储层水力压裂复杂裂缝交错扩展的多场耦合模型,并在实验室和现场微地震监测中进行了验证。研究结果表明:①水力裂缝与天然裂缝交错机制主要为2类,即被天然裂缝诱导并沿天然裂缝扩展、直接穿透天然裂缝,地质与工程因素对交错机制的转变存在阈值,当排量超过26 m^(3)/min时,或压裂液黏度超过40mPa·s时,或应力差超过18MPa时,或裂缝面摩擦系数超过0.8时,水力裂缝将直接穿透天然裂缝;②天然裂缝对水力裂缝的诱导作用随着两者夹角的变化而变化,在夹角较小的情况下,水力裂缝容易在最大水平主应力方向交汇点之前提前被天然裂缝诱导,而当夹角增大时则在交汇点处进入天然裂缝扩展,且表现为一侧拉张裂缝一侧剪切裂缝;③相邻两簇水力裂缝容易在天然裂缝的诱导作用下相互吸引,进而交汇成优势主裂缝。结论认为,天然裂缝的分布状态是决定压裂裂缝复杂度的关键性因素,研究成果可为中深层页岩气压裂裂缝分析和施工参数优化提供理论与技术支撑。

关键词：页岩气藏水力压裂天然裂缝非线性损伤有限元—离散裂缝网络水力—天然裂缝互作用交错扩展

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涪陵页岩气藏开采动态地应力演化规律研究

钻采工艺 2023年第1期46卷 97-102页

作者：李奎东中国石化江汉油田分公司石油工程技术研究院

涪陵页岩气田储层孔隙压力和地应力随着页岩气开采不断演化,使得新井的钻井及压裂地层应力环境与在产老井存在明显差异,准确评价老井压后生产过程中的动态地应力演化规律对后期新井部署和压裂改造设计具有重要意义。针对该问题,文章综... 详细信息

涪陵页岩气田储层孔隙压力和地应力随着页岩气开采不断演化,使得新井的钻井及压裂地层应力环境与在产老井存在明显差异,准确评价老井压后生产过程中的动态地应力演化规律对后期新井部署和压裂改造设计具有重要意义。针对该问题,文章综合考虑页岩气储层地质力学参数、天然裂缝等的非均质性和各向异性,并基于页岩气藏老井压后开采储层四维地应力演化方法,以四川盆地涪陵页岩气L-Z立体井组为例,建立了渗流—应力交叉耦合的动态地质力学模型,模拟了该井组老井压裂复杂裂缝扩展及压后长期开采四维地应力动态演化,研究发现:在67个月的开采时间段内,孔压和地应力不断降低;孔压和地应力的变化集中分布在各生产井轨迹周围,同时受到压裂改造范围的影响;在老井当前改造范围下,压后开采横向波及范围约为压后生产段改造范围的1.6倍,纵向波及范围基本与压后生产段纵向改造范围相等。研究成果为涪陵页岩气立体化新井压裂开发提供了有效的理论与技术支撑。

关键词：涪陵页岩气田立体井组压后开采四维地应力演化

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石膏自流平砂浆施工技术应用研究

中国建筑装饰装修 2022年第14期 63-65页

作者：李奎东上海融凯房地产开发有限公司

石膏自流平砂浆是一种新型地面找平材料产品,具有硬化快、收缩率低、空鼓开裂率低、绿色环保等特点,已广泛应用于底层自流平施工中.本文首先分析了石膏自流平砂浆的发展起源,其次探讨了石膏自流平砂浆的类型与施工优势,最后分析了石膏... 详细信息

石膏自流平砂浆是一种新型地面找平材料产品,具有硬化快、收缩率低、空鼓开裂率低、绿色环保等特点,已广泛应用于底层自流平施工中.本文首先分析了石膏自流平砂浆的发展起源,其次探讨了石膏自流平砂浆的类型与施工优势,最后分析了石膏自流平砂浆施工技术要点,以期为相关研究提供借鉴.

关键词：石膏自流平砂浆施工技术技术优势

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醇基压裂液的研究与应用

石油与天然气化工 2015年第2期44卷 83-85页

作者：李奎东中国石化江汉油田分公司采油工艺研究院

以低分子醇类配制的醇基压裂液,应用于低渗透致密气藏可促进返排,有效解除水锁,增加气井产量。分析了低分子醇类对羟丙基胍胶分子(HPG)溶胀及交联的影响机理,研制了专用增溶剂和交联促进剂,实现了HPG配制醇基压裂液,醇含量可达20%(w),... 详细信息

以低分子醇类配制的醇基压裂液,应用于低渗透致密气藏可促进返排,有效解除水锁,增加气井产量。分析了低分子醇类对羟丙基胍胶分子(HPG)溶胀及交联的影响机理,研制了专用增溶剂和交联促进剂,实现了HPG配制醇基压裂液,醇含量可达20%(w),性能优良。该体系在JN气田致密砂岩储层成功应用,效果明显优于同类储层邻井。

关键词：醇基压裂液水锁致密砂岩气藏

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页岩Ⅰ型断裂韧性的分形计算方法与应用

岩土力学 2019年第5期40卷 1925-1931页

作者：纪国法李奎东张公社李少明张蕾刘炜长江大学.油气资源与勘探技术教育部重点实验室湖北武汉430100 长江大学.非常规油气湖北省协同创新中心湖北武汉430100 中石化江汉油田分公司石油工程技术研究院湖北武汉430035

水平井分段体积压裂是页岩气商业规模开发的重要工艺措施,如何评价页岩储层可压性是该工艺成功的关键。页岩断裂韧性是可压性评价的重要支撑参数,从I型断裂裂纹(裂缝)微观形态入手,结合断裂力学理论和分形理论,建立了页岩I型断裂韧性分... 详细信息

水平井分段体积压裂是页岩气商业规模开发的重要工艺措施,如何评价页岩储层可压性是该工艺成功的关键。页岩断裂韧性是可压性评价的重要支撑参数,从I型断裂裂纹(裂缝)微观形态入手,结合断裂力学理论和分形理论,建立了页岩I型断裂韧性分形计算方法;借助晶体劈裂功法计算页岩表面能,采用密度、声波时差2种参数获取计算结果,对比分析新的分形方法计算数据、传统方法预测数据与试验测试数据,新的分形方法计算平均误差为3.63%,传统预测方法平均误差为?10.53%,验证了方法的准确性;参考实例水平井测井解释数据,计算了水平段I型断裂韧性指数的全井筒连续性剖面,结合可压性级别与较大储层改造体积概率关系,优选可压性级别为III级及II级改造。建立的页岩I型断裂韧性分形计算方法对定量评价页岩储层可压性具有重要意义。

关键词：页岩 Ⅰ型断裂断裂韧性分形断裂韧性指数

页岩气储层四维地应力演化及加密井复杂裂缝扩展规律

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石油学报 2021年第9期42卷 1224-1236页

作者：朱海燕宋宇家胥云李奎东唐煊赫成都理工大学油气藏地质及开发工程国家重点实验室四川成都610059 西南石油大学油气藏地质及开发工程国家重点实验室四川成都610500 中国石油勘探开发研究院北京100083 中国石油天然气集团公司油气藏改造重点实验室河北廊坊065007 中国石油化工集团有限公司江汉油田分公司石油工程技术研究院湖北武汉430035

页岩气储层天然裂缝发育,非均质性和各向异性强,储层压力、地应力等地质力学参数随着页岩气开采不断演化,使得老井与加密井裂缝扩展存在明显差异,这对后期加密井部署和压裂改造设计具有重要影响。综合考虑页岩气储层地质力学参数、天然... 详细信息

页岩气储层天然裂缝发育,非均质性和各向异性强,储层压力、地应力等地质力学参数随着页岩气开采不断演化,使得老井与加密井裂缝扩展存在明显差异,这对后期加密井部署和压裂改造设计具有重要影响。综合考虑页岩气储层地质力学参数、天然裂缝等的非均质性和各向异性,提出了一套基于储层四维地应力演化的页岩气藏加密井水力压裂复杂裂缝扩展模拟方法,建立了气藏渗流-地质力学耦合的水力压裂复杂裂缝交错扩展模型,并通过现场试井数据、压裂施工参数、微地震监测数据等进行验证。以四川盆地X1页岩气井组为例,开展了页岩气储层长期开采过程中四维地应力动态演化及其对加密井复杂裂缝扩展的影响规律研究,研究结果发现:目标区域长期开采后,老井附近储层三向地应力均减小,但水平两向主应力差和垂向应力差增大,且地应力差增大程度在老井井筒处最大,越靠近加密井处则越小;受地层应力状态变化影响,加密井水力压裂复杂裂缝扩展规律与老井相比存在明显差异,相比老井,加密井水力压裂裂缝在井筒附近较复杂,越靠近老井越简单。

关键词：页岩气加密井气藏渗流与地质力学耦合四维地应力演化复杂裂缝扩展

页岩气藏加密井压裂时机优化——以四川盆地涪陵页岩气田X1井组为例

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天然气工业 2021年第1期41卷 154-168页

作者：朱海燕宋宇家唐煊赫李奎东肖佳林 “油气藏地质及开发工程”国家重点实验室·成都理工大学 “油气藏地质及开发工程”国家重点实验室·西南石油大学加拿大滑铁卢大学地球与环境科学院中国石化江汉油田分公司石油工程技术研究院

加密井的压裂时机直接影响着页岩气藏最终的开发效果。为了有效地指导页岩气藏加密井部署与压裂施工,基于离散裂缝网络模型、有限差分模型及有限元模型,提出了一套页岩气藏加密井压裂时机优化方法:根据页岩气田开发现状及井网加密需求,... 详细信息

加密井的压裂时机直接影响着页岩气藏最终的开发效果。为了有效地指导页岩气藏加密井部署与压裂施工,基于离散裂缝网络模型、有限差分模型及有限元模型,提出了一套页岩气藏加密井压裂时机优化方法:根据页岩气田开发现状及井网加密需求,系统考虑储层非均质性和天然裂缝发育特征,建立渗流—地质力学耦合条件下四维地应力演化及复杂裂缝扩展的多物理场模型,进而模拟加密井水力裂缝扩展形态、加密井及井组开发效果,最终优选出加密井最佳的压裂时机。以四川盆地涪陵页岩气田X1井组为例,利用该优化方法研究了加密井压裂时机和施工参数对其复杂裂缝扩展形态、单井及井组产能的影响规律。结论认为:①该优化方法能够有效模拟老井生产过程中储层物性及力学状态变化,预测压后产量变化,优选加密井压裂参数及压裂时机;②当加密井射孔簇间距减小、每簇施工液量增大时,水力压裂改造体积、裂缝密度增大,压裂后产量提高,但射孔簇间距过小、每簇施工液量过大时,则有可能会导致分支裂缝串通和重叠,降低压裂液效率、影响压裂后产能;③压裂时机越晚,加密井井筒附近分支裂缝越密集,但改造体积越小、初期产量越低;④当目标井组生产36个月进行加密井压裂时,井组累计页岩气产量最高、开发效果最优。

关键词：页岩气藏加密井压裂时机储层非均质性天然裂缝发育特征多物理场模拟四川盆地涪陵页岩气田

基于平面应变和沿晶断裂条件下剪切滑移作用的页岩可压性评价方法

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重庆大学学报（自然科学版） 2020年第4期43卷 25-32页

作者：纪国法李思辰李奎东李少明刘炜熊力坤长江大学非常规油气湖北省协同创新中心武汉430100 长江大学“油气钻采工程”湖北省重点实验室武汉430100 中石化江汉油田分公司石油工程技术研究院武汉430035

水平井分段压裂可使人工裂缝与页岩发育的大量天然裂缝、层理等结构弱面相交形成复杂缝网,剪切滑移型裂缝是缝网的重要组成部分,寻求由页岩剪切滑移作用主导的可压性具有重要意义。考虑真实页岩破坏的平面应变和沿晶断裂条件,从裂纹(裂... 详细信息

水平井分段压裂可使人工裂缝与页岩发育的大量天然裂缝、层理等结构弱面相交形成复杂缝网,剪切滑移型裂缝是缝网的重要组成部分,寻求由页岩剪切滑移作用主导的可压性具有重要意义。考虑真实页岩破坏的平面应变和沿晶断裂条件,从裂纹(裂缝)微观形态入手,建立了断裂韧性计算方法;该方法的计算结果与实验测试结果对比,平均误差为2.93%;以某页岩气水平井测井数据为基础,绘制了基于断裂韧性指数进行可压性评价的全井筒连续剖面,对比压后测试结果,证实该可压性评价方法的可靠性,为页岩气高效开发提供理论参考。

关键词：断裂韧性平面应变沿晶断裂分形剪切滑移页岩可压性

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延边地区肺结核病人归口转诊模式的探讨

中国防痨杂志 2002年第4期24卷 222-223页

作者：金德福黄殿文李奎东吉林省延边结核病防治所延吉133000 吉林省延边州卫生局延吉133000

目的　分析延边地区建立肺结核归口转诊模式对肺结核病人的转诊到位率的影响 ,探讨提高转诊到位率的方法。方法　对全州 8个县 (市 )医院、中医医院、中心卫生院、大型厂矿企事业单位职工医院的执法检查考核资料进行评价。结果　1 .建... 详细信息

目的　分析延边地区建立肺结核归口转诊模式对肺结核病人的转诊到位率的影响 ,探讨提高转诊到位率的方法。方法　对全州 8个县 (市 )医院、中医医院、中心卫生院、大型厂矿企事业单位职工医院的执法检查考核资料进行评价。结果　1 .建立归口转诊模式前期转诊率为 48.3 % ,转诊到位率为 2 9.0 % ,后期转诊率为 89.0 % ,转诊到位率为 72 .4% ,有明显提高 ;2 .前期年平均涂阳病人新登记率为 1 3 .3 6/1 0万 ,后期为 1 7.86/1 0万 ,实施归口转诊模式前期与实施后期的指标有显著性差异(P <0 .0 1 )。结论　延边地区实施的肺结核病人归口转诊模式 ,对提高肺结核病的转诊到位率十分有效 ,应不断完善并深入推广。

关键词：延边地区肺结核预防控制归口管理流行病学