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陆相页岩储层水平井无限级压裂工艺优化

岩石力学与工程学报 2023年第9期42卷 2096-2108页

作者：汤继周张卓张丰收李玉伟刘堂晏同济大学海洋与地球科学学院上海200092 同济大学海洋地质国家重点实验室上海201306 同济大学土木工程学院上海200092 辽宁大学环境学院辽宁沈阳110036 东北石油大学非常规油气研究院黑龙江大庆163318

相较于传统压裂工艺,新型无限级滑套压裂技术在非常规储层改造上已被证实具有诸多优势,包括层级改造均匀和级数不受限制。然而,基于此压裂工艺的裂缝扩展和诱导应力分布的主控因素仍未厘清。为此,以陆相页岩储层为例,基于离散格子法建... 详细信息

相较于传统压裂工艺,新型无限级滑套压裂技术在非常规储层改造上已被证实具有诸多优势,包括层级改造均匀和级数不受限制。然而,基于此压裂工艺的裂缝扩展和诱导应力分布的主控因素仍未厘清。为此,以陆相页岩储层为例,基于离散格子法建立多裂缝扩展模型。通过对比射孔压裂与无限级压裂在不同页岩岩性、层理参数、压裂施工参数下的裂缝形态,针对无限级压裂的裂缝扩展规律展开定性与定量分析。结果表明,复杂岩性、发育的层理弱面以及应力阴影效应是造成射孔分段压裂各级裂缝扩展不均的主要原因。相较之下,无限级压裂不仅能克服陆相页岩储层的层理缝影响,还能形成更多有效裂缝、更均匀的单簇裂缝改造体积。此工艺的改造效果受储层岩性、分簇设计、施工排量及起始簇几何尺寸影响。当簇间距过大、排量过高、起始簇半径过大时,无限级压裂的改造效果变差。2种压裂工艺所产生的沿井筒方向诱导应力场分布也不同,无限级压裂形成的裂缝诱导应力场会叠加进而影响后续压裂作业。研究成果可为我国陆相页岩储层压裂工艺优化提供理论支撑与技术指导。

关键词：岩石力学陆相页岩层理弱面压裂工艺离散格子方法诱导应力

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考虑裂尖塑性区影响的水力压裂缝高计算模型

石油勘探与开发 2020年第1期47卷 175-185页

作者：李玉伟龙敏汤继周陈勉付晓飞东北石油大学石油工程学院黑龙江大庆163318 School of Engineering and Applied Sciences Harvard UniversityCambridge 02138USA 中国石油大学(北京)石油工程学院北京102249

为了对水力压裂裂缝高度进行准确预测,针对高应力多分层的复杂地层,基于断裂力学理论分析裂缝扩展过程中裂缝尖端应力集中产生的塑性区分布对缝高扩展的影响,建立水力压裂缝高计算模型并进行求解,通过与其他2种缝高模型(MFEH、FracPro)... 详细信息

为了对水力压裂裂缝高度进行准确预测,针对高应力多分层的复杂地层,基于断裂力学理论分析裂缝扩展过程中裂缝尖端应力集中产生的塑性区分布对缝高扩展的影响,建立水力压裂缝高计算模型并进行求解,通过与其他2种缝高模型(MFEH、FracPro)计算结果进行对比以验证该模型的准确性。模型实例计算的敏感性分析表明:水力压裂的缝高会呈现阶梯生长的扩展形态,且裂缝缝高越大,阶梯生长的现象越明显;地应力对裂缝缝高的生长起主要的控制作用,地层岩石断裂韧性只在一定程度上对缝高生长有抑制作用;压裂液密度的增大有利于裂缝下尖端的扩展。

关键词：水力压裂裂缝高度裂尖塑性区断裂韧性高应力多分层地层

扇形井网体积压裂地质工程一体化参数优化方法

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石油勘探与开发 2023年第4期50卷 845-852页

作者：汤继周王小华杜现飞马兵张丰收同济大学海洋与地球科学学院上海200092 同济大学海洋地质国家重点实验室上海200092 同济大学土木工程学院上海200092 同济大学岩土及地下工程教育部重点实验室上海200092 中国石油长庆油田公司油气工艺研究院西安710021

根据扇形井网趾端和跟端井距差异性,结合位错理论、离散格子法和有限元流固耦合理论,建立考虑地质力学建模、诱导应力计算、水力压裂模拟以及压后产能评价的扇形井网体积压裂地质工程一体化方法,同时提出针对扇形水平井常规产能区和潜... 详细信息

根据扇形井网趾端和跟端井距差异性,结合位错理论、离散格子法和有限元流固耦合理论,建立考虑地质力学建模、诱导应力计算、水力压裂模拟以及压后产能评价的扇形井网体积压裂地质工程一体化方法,同时提出针对扇形水平井常规产能区和潜在产能区进行差异化压裂设计的思路。研究表明,对于研究的H1扇形井平台,先压裂常规产能区后,潜在产能区水平主应力差的最大降低幅度为0.2 MPa,无法引发应力反转,但应力差的降低,仍有利于水力裂缝的横向扩展。潜在产能区中Ⅰ区井段的压裂优化方案为只压裂2号井,簇间距30 m,单段排量12 m^(3)/min;Ⅱ区井段压裂优化方案为先压2号井,后压3号井,簇间距为30 m,单段排量为12 m^(3)/min。潜在产能区孔隙压降波及面积小,储集层动用程度低,可提高趾端区域的水力压裂改造强度,例如适当加密布缝、调整布缝结构,以扩大波及体积、提高动用程度。

关键词：页岩油扇形井网水平井地质模型水力压裂产能评价地质工程一体化

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中国页岩油革命值得关注的十个问题

石油学报 2023年第12期44卷 2007-2019页

作者：孙龙德刘合朱如凯崔宝文雷征东孟思炜汤继周多资源协同陆相页岩油绿色开采全国重点实验室黑龙江大庆163712 中国石油天然气集团有限公司咨询中心北京100724 中国石油勘探开发研究院北京100083 大庆油田有限责任公司黑龙江大庆163712 同济大学上海200092

基于对美国页岩革命的历程及中国陆相盆地与美国海相盆地页岩油地质、工程特征差异性的分析,提出了中国陆相页岩油革命值得关注的10个问题,包括美国页岩油与致密油术语的使用及演化、美国页岩油/致密油的发展历程、页岩革命的提出与内... 详细信息

基于对美国页岩革命的历程及中国陆相盆地与美国海相盆地页岩油地质、工程特征差异性的分析,提出了中国陆相页岩油革命值得关注的10个问题,包括美国页岩油与致密油术语的使用及演化、美国页岩油/致密油的发展历程、页岩革命的提出与内涵、美国页岩革命成功可借鉴的体制机制经验、美国页岩油工作模式、页岩油盈利模式与投资渠道的关系、页岩油产量递减关系、中国页岩油突破的具体时间、页岩油的分类原则与标准和中国陆相页岩油革命。研究认为,北美地区页岩油和致密油的概念在某种程度上是相同的;美国"页岩革命"的核心是提高钻完井效率、降低建井成本、提高单井产量,其工作模式发展阶段主要从井型的变化、水平井水平段长的变化和水力压裂的发展来划分;钻完井数是反映页岩油勘探开发活动的重要指标;页岩油开采的盈利模式与投资渠道关系紧密,美国公司追求尽快收回投资获取利润,普遍采用放压生产模式,产量递减快,生产曲线呈"L"型;在体制机制上,运用市场机制、"油公司+精益化管理"项目运营模式、建立共享开放的数据库等经验值得借鉴。从资源基础、工程技术能力和产量预期来看,中国具备陆相页岩油革命成功的基本条件,全力推进页岩油勘探开发的市场化、技术与管理方式变革,突出页岩油"质的发展与量的突破",切实将资源量转变为储量、将储量转化为效益产量,可以确保页岩油革命取得胜利。

关键词：页岩革命页岩油递减曲线分类标准体制机制

基于物理信息约束的页岩油储层可压性评价新方法

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煤田地质与勘探 2023年第10期51卷 37-51页

作者：李玉伟李子健邵力飞田福春汤继周东北石油大学石油工程学院黑龙江大庆163318 辽宁大学环境学院辽宁沈阳110036 中钢集团马鞍山矿山研究总院股份有限公司安徽马鞍山243000 中国石油大港油田分公司石油工程研究院天津300280 同济大学海洋与地球科学学院上海200092

储层可压性的准确评价是储层压裂设计和压后产能评估的重要前提。目前,采用岩石力学参数进行页岩可压裂性评价取得了较好的现场应用效果。因此,如何准确获取岩石力学参数成为至关重要的问题。通过建立一种基于物理信息约束的神经网络模... 详细信息

储层可压性的准确评价是储层压裂设计和压后产能评估的重要前提。目前,采用岩石力学参数进行页岩可压裂性评价取得了较好的现场应用效果。因此,如何准确获取岩石力学参数成为至关重要的问题。通过建立一种基于物理信息约束的神经网络模型,该模型采用物理和数据双驱动,仅使用少量数据就能够实现岩石力学参数的准确预测。为验证模型性能的优异性,采用人工神经网络、随机森林和XGBoost模型与之进行对比。结果表明,物理信息约束的神经网络在少量数据下预测岩石力学参数的平均准确率高于95%,性能远优于其他模型。采用物理信息约束的神经网络预测得到弹性模量、泊松比、抗拉强度和断裂韧性4种岩石力学参数,基于岩石力学参数对储层可压性的影响,建立了基于脆性指数和力学参数的可压性评价方法。最后,以渤海湾盆地沧东凹陷K2段不同储层可压性为例进行验证。结果表明:研究区整体可压性较好,其中,纹层状混合质页岩可压裂指数高于0.7,可压性良好;纹层状长英质页岩、厚层状灰云质页岩和薄层灰云质页岩可压裂指数均处在0.4~0.7,可压性中等。评价结果与实际施工现场各储层日采油量进行对比,证实了可压性智能评价方法的可靠性,该方法可以推广至页岩储层可压性评价工作中。

关键词：页岩油储层岩石力学参数可压性机器学习物理信息约束

长宁水力压裂诱发地震的不同发震模式——基于密集阵微震精细定位

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长宁水力压裂诱发地震的不同发震模式——基于密集阵微震精细定位

基于GridSearchCV的页岩油储层丛式井地质力学建模

2023年中国地球科学联合学术年会

作者：徐健杨文张卓汤继周陈国艺李俊伦中国科学技术大学同济大学

川南盆地长宁地区是我国页岩气主要开发区之一,自2014年规模化开采以来,已发生了2次M>5较强地震(Lei et al., 2019),60余次M>3中小型地震(Li et al., 2023;Tan et al, 2023)。但由于区域稀疏台网的地震定位精度有限,精细化刻画发震断层... 详细信息

川南盆地长宁地区是我国页岩气主要开发区之一,自2014年规模化开采以来,已发生了2次M>5较强地震(Lei et al., 2019),60余次M>3中小型地震(Li et al., 2023;Tan et al, 2023)。但由于区域稀疏台网的地震定位精度有限,精细化刻画发震断层及发震模式难以实现,深入分析发震机理受到阻碍。

关键词：发震模式应力扰动精细定位密集阵水力压裂

来源： cnki会议评论

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cnki会议

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测井技术 2023年第4期47卷 421-431页

作者：黄雷齐银陈伟华杜现飞马兵汤继周同济大学海洋与地球科学学院上海200092 同济大学海洋地质国家重点实验室上海200092 中国石油长庆油田分公司油气工艺研究院陕西西安710021 中国石油西南油气田分公司工程技术研究院四川成都610017

针对长庆页岩油部分部署区邻近水源、林源等环境保护区,以及传统井工厂模式采油效率低、地质力学认识不清的问题,提出并实施了新型丛式井工厂(扇形布井+常规布井)模式。以目标H区块页岩油储层为例,首先开展基于测井数据的储层物性及岩... 详细信息

针对长庆页岩油部分部署区邻近水源、林源等环境保护区,以及传统井工厂模式采油效率低、地质力学认识不清的问题,提出并实施了新型丛式井工厂(扇形布井+常规布井)模式。以目标H区块页岩油储层为例,首先开展基于测井数据的储层物性及岩石力学参数的拟合,然后结合三维网格克里金插值模型并利用Scikit-learn机器学习方法中的网格搜索和K折交叉验证方法(GridSearchCV)优化克里金插值参数。最后建立考虑储层岩相、储层物性参数以及地质力学特性和地应力的三维地质力学模型并预测某丛式井工厂的地质力学参数。通过对比数值模拟结果与测井解释结果,验证了三维地质力学模型的可靠性。该方法是一种快速且高效的地质力学建模方法,可以优化压裂施工现场数据需求。

关键词：页岩油丛式井地质模型岩石力学参数网格搜索和交叉验证超参数调参

考虑层理影响的威远页岩气储层压裂裂缝高度预测模型及施工优化方法

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测井技术 2022年第1期46卷 114-121页

作者：刘子平冯强王一萱王华邹龙庆汤继周中国石油集团川庆钻探工程有限公司页岩气项目经理部四川成都610051 同济大学海洋与地球科学学院上海200092 同济大学海洋地质国家重点实验室上海201306

基于三维位移不连续法和有限差分法,建立了考虑层理影响的全三维水力裂缝流—固耦合模型。针对四川威远页岩气储层,研究在弱层理面开启和剪切滑移下水力裂缝的垂向延伸机理。研究发现,当裂缝扩展到层理结构时,裂缝的垂向生长受到抑制。... 详细信息

基于三维位移不连续法和有限差分法,建立了考虑层理影响的全三维水力裂缝流—固耦合模型。针对四川威远页岩气储层,研究在弱层理面开启和剪切滑移下水力裂缝的垂向延伸机理。研究发现,当裂缝扩展到层理结构时,裂缝的垂向生长受到抑制。相比于均匀发育的层理,裂缝在每穿过一层对称的非均匀层理后,裂缝流体压力和裂缝宽度递减速率比较大,不利于裂缝垂向生长和支撑剂运移。相比于增大单段注入排量,适当增大压裂液黏度,不仅可以有效增大裂缝宽度和提升支撑剂的运移效率,同时可以减小压裂液在地层中的滤失。通过优化施工参数,为威远地区页岩气水平井压裂提供相关技术指导,以获取更好的储层改造效果。

关键词：位移不连续法流固耦合模型水力压裂层理页岩裂缝高度预测威远页岩气储层

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河道致密砂岩螺旋射孔完井压裂优化设计

测井技术 2021年第6期45卷 646-656页

作者：范宇汤继周陈伟华张卓唐波涛杨文涛中国石油西南油气田公司工程技术研究院四川成都610017 同济大学海洋与地球科学学院上海200092 同济大学海洋地质国家重点实验室上海201306 南开大学化学学院天津300071

川中地区秋林区块沙溪庙组河道致密砂岩储层存在低孔隙度特低渗透率、储层非均质性强、脆性指数低等特征,前期采用水平井分段多簇螺旋射孔改造后,发现射孔效率低、储层改造效果不明显。基于三维离散格子法建立油田尺度水力压裂等效螺旋... 详细信息

川中地区秋林区块沙溪庙组河道致密砂岩储层存在低孔隙度特低渗透率、储层非均质性强、脆性指数低等特征,前期采用水平井分段多簇螺旋射孔改造后,发现射孔效率低、储层改造效果不明显。基于三维离散格子法建立油田尺度水力压裂等效螺旋射孔模型,分别对致密砂岩储层弹性模量、射孔孔径、相位角以及压裂簇间距开展敏感性参数分析,以便对压裂参数进行优化设计。研究结果表明:川中地区秋林区块沙溪庙组河道致密砂岩储层弹性模量是影响射孔效率及储层改造均匀性的主控因素,在较小模量区域施工所需的破裂压力低,应力阴影作用较小,储层改造体积较均匀;使用较大射孔孔径会明显增大簇间干扰,但整体裂缝改造更均匀,也有利于后续加砂;布孔时采用与地应力方向相同的射孔能有效降低应力阴影影响,而增大射孔相位角会减少流线弯曲进而降低裂缝起裂的难度;较小压裂簇间距会增大裂缝起裂的破裂压力,簇间干扰会更明显,裂缝横向扩展差异性更大。

关键词：致密砂岩离散元水力压裂螺旋射孔簇间干扰川中地区秋林区块沙溪庙组