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中国海上油气 2024年第1期36卷 134-142页

作者：郭书生梁豪崔佳莉中海石油(中国)有限公司海南分公司海南海口570300 中海油能源发展工程技术公司湛江分公司广东湛江524057

射孔高速金属射流穿透油气层的同时也在孔眼附近形成压实带,造成油气层的孔隙度和渗透率损伤,严重影响油气井产能。当前对于射孔效果的检验主要基于地面水泥靶、钢靶或小尺寸砂岩靶进行实验,无法真实评价原位地层条件下的射孔效果、流... 详细信息

射孔高速金属射流穿透油气层的同时也在孔眼附近形成压实带,造成油气层的孔隙度和渗透率损伤,严重影响油气井产能。当前对于射孔效果的检验主要基于地面水泥靶、钢靶或小尺寸砂岩靶进行实验,无法真实评价原位地层条件下的射孔效果、流动效率,对于射孔孔道压实损伤机理认识不足,缺乏定量评价手段。针对上述问题,研发了模拟原位地层条件下的大型射孔物理模拟装置及实验技术,基于稳态气流注入技术的岩心自动扫描系统点测砂岩靶上任意点的渗透率以及纵、横波速,结合微CT、扫描电镜等手段实现对射孔砂岩损伤程度定量评价。结果表明:对比混凝土靶的射孔数据,砂岩靶穿深急剧下降且不存在明显的裂纹,不同弹型射孔穿深下降幅度为17%~40%,温度对射孔深度无明显影响;射孔孔道径向表现为破碎带、过渡带、压实带及原状带等4个区域,平均压实带厚度17.10~79.95 mm,压实损伤率12%~63%;孔道内壁受剪胀作用,孔隙度、渗透率增加,压实区域受塑性挤压,大幅降低喉道直径,导致孔隙度、渗透率显著下降。本文研究成果对于明确射孔孔道损伤机理、指导射孔参数设计优化具有借鉴意义。

关键词：砂岩靶射孔损伤岩心扫描渗透率压实

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页岩射孔损伤规律数值模拟研究

页岩射孔损伤规律数值模拟研究

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作者：刘莹中国石油大学(华东)

学位级别：硕士

近年来,页岩气的开发日益成为各国关注的焦点,而开采页岩气需要采用压裂技术进行增产,大部分页岩气井采用射孔完井,射孔作业对周围岩石产生的损伤裂纹成为压裂缝起裂扩展的初始条件,影响着水力压裂效果,因此,有必要对页岩射孔损伤规律... 详细信息

近年来,页岩气的开发日益成为各国关注的焦点,而开采页岩气需要采用压裂技术进行增产,大部分页岩气井采用射孔完井,射孔作业对周围岩石产生的损伤裂纹成为压裂缝起裂扩展的初始条件,影响着水力压裂效果,因此,有必要对页岩射孔损伤规律进行探究。本文采用数值模拟方法,利用FEPG有限元程序生成系统,根据实际射孔作业中的加载方式与围压环境,建立相应的模型进行模拟计算。计算中将受载材料强度设置为随机分布,在载荷作用下能够产生随机裂纹。模拟计算后,将结果与利用水泥试样进行的相应实验结果进行对比,分析孔道周围产生的随机裂纹形态、宽度分布规律,并探究加载条件、围压对裂纹分布规律的影响。研究结果表明,横剖面按径向方向由内而外分为四个区域:压剪破坏区,拉伸破坏集中区,拉伸破坏扩展区,未破坏区;压剪破坏区内几乎没有拉伸裂纹,拉伸破坏集中区裂纹迅速增加,拉伸破坏扩展区裂纹逐渐减少,但更加分明,呈辐射状扩展;越靠近射孔孔道,裂纹宽度越大,半径增加,裂纹变窄;拉伸破坏扩展区在载荷增大时明显扩大,即使用穿孔直径更大的射孔弹射孔,孔道周围岩石上产生的微裂纹能够明显得到延长;拉伸破坏扩展区在围压增大时明显减小。由此可知,随储层埋深增加射孔作业对水力压裂裂缝的形成影响会变小。

关键词：页岩气射孔损伤射孔数值模拟裂纹分布规律

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射孔造成的岩石损伤程度实验研究

射孔造成的岩石损伤程度实验研究

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作者：魏晓菲中国石油大学(华东)

学位级别：硕士

目前,我国非常规油气资源量丰富、潜力大,但储层物性较差,基质渗透率低(一般孔隙度小于10%,渗透率小于1×10μm)、分布较分散,只有通过采用先进技术、大型增产处理措施,才能获得经济开发的油气聚集,常采用的增产措施有压裂技术和水平井... 详细信息

目前,我国非常规油气资源量丰富、潜力大,但储层物性较差,基质渗透率低(一般孔隙度小于10%,渗透率小于1×10μm)、分布较分散,只有通过采用先进技术、大型增产处理措施,才能获得经济开发的油气聚集,常采用的增产措施有压裂技术和水平井技术。而大多数需要水力压裂作业的井一般选用射孔完井作为完井方式,射孔是油气井完井的重要环节,为油气井的水力压裂效果和增产起到一定重要作用。近年来,学者在射孔损伤的研究中发现,在爆炸压力和冲击力的作用下,孔道周围的岩石中孔隙结构和渗透率都会发生改变,大的孔隙被破坏,微裂纹可能被颗粒碎片填充,还有学者通过渗透率的降低程度和岩石强度降低程度来描述射孔损伤的情况,但目前相关方面的研究尚不成熟,对损伤情况没有得到一致结论,并且缺乏对射孔造成孔道周围岩石的裂纹形态、数目、缝宽的研究,对射孔造成的微裂纹和水力压裂裂缝扩展之间关系的认识仍不足。本文采用室内实验模拟的方法,主要研究射孔造成的孔道周围微裂纹的分布规律,实验以水泥石代替天然岩石,采用胜利油田测井公司高温高压射孔实验容器对水泥石加压射孔,模拟地下射孔时的围压、孔隙压力等条件,分析了裂纹形成机理;采用最高放大倍数为150倍的便携式数码显微镜,对试样横剖面微观裂纹进行观察,对距孔道不同位置处的裂纹宽度进行测量,分析裂纹在孔道周围的分布规律,通过对比分析了改变围压对岩石损伤情况的影响;在射孔实验的基础上,分析了孔道周围裂纹分布的周向密度;根据缝宽和裂纹密度估算了孔道周围岩石渗透率,分析了裂纹分布规律对起裂位置和压裂施工压力的影响。

关键词：射孔损伤射孔实验裂纹分布规律裂缝起裂和扩展

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射孔作业对其周围岩石损伤特征实验研究

射孔作业对其周围岩石损伤特征实验研究

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作者：赵准中国石油大学(华东)

学位级别：硕士

目前世界上非常规能源越来越受重视,页岩气的开发也成为近几年的热点。我国的页岩气资源储量丰富,开采潜力巨大,但是页岩气的低孔低渗性决定了其开发必须采用水力压裂等增产措施。水力压裂井一般采用射孔完井作为完井方式,射孔弹穿过套... 详细信息

目前世界上非常规能源越来越受重视,页岩气的开发也成为近几年的热点。我国的页岩气资源储量丰富,开采潜力巨大,但是页岩气的低孔低渗性决定了其开发必须采用水力压裂等增产措施。水力压裂井一般采用射孔完井作为完井方式,射孔弹穿过套管、水泥环和地层,形成连通井筒和产层的通道,为压裂作业提供支持。射孔作业不仅侵彻地层形成孔道,同时也对孔道周围的岩石造成一定程度的损伤,对压裂效果产生不可忽视的影响。近年来,国内外学者针对射孔侵彻深度和孔道边缘压实区的研究已有不少,但是针对岩石孔道周围的损伤特征及裂纹分布却鲜有研究。为了深入研究射孔作业对其周围岩石的损伤特征,本文设计了水泥试样侵彻实验来模拟地下岩层的射孔作业,为了消除边界效应将水泥试样的直径扩大为400 mm,并基于有机玻璃与岩石在动载荷下相似的断裂力学性质,设计了有机玻璃板侵彻实验,与水泥试样侵彻实验进行对比分析。采用预制横剖面与纵剖面相结合的方法,探究射孔作业后围岩的损伤特征。研究结果表明,有边界约束时,水泥试样的损伤区域从孔道开始可以分为压实区、拉伸破坏严重区和拉伸破坏衰减区;孔道底部的损伤区域从孔道开始可以分为压实区、压剪破坏带、过渡破坏带和拉伸破坏带;试样受到的压剪破坏与拉伸破坏随着射孔深度的增加而减小;有机玻璃板与水泥试样在射流侵彻应力场下具有相似的损伤特征,水泥试样压实区尺度更大,径向拉伸裂纹数量更多,且最大径向裂纹数目的峰值位置距孔道中心更远。

关键词：射孔实验预制剖面射孔损伤裂纹分布特征径向裂纹

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