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碎软煤层顶板水平井穿层压裂裂缝扩展规律及敏感因素分析

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采矿与安全工程学报 2023年第2期40卷 420-428页

作者：许耀波张培河范宗洋徐建军朱文侠王晶中煤科工西安研究院(集团)有限公司陕西西安710054 中国石油大学(北京)石油工程学院北京102249

顶板水平井是实现碎软煤层煤层气高效抽采的有效技术途径,穿层压裂是决定顶板水平井成败的关键工程手段,对顶板水平井穿层压裂裂缝扩展行为的深刻理解是穿层压裂方案优化设计的基础。通过交叉偶极子声波测井解释得到碎软煤层及其顶板岩... 详细信息

顶板水平井是实现碎软煤层煤层气高效抽采的有效技术途径,穿层压裂是决定顶板水平井成败的关键工程手段,对顶板水平井穿层压裂裂缝扩展行为的深刻理解是穿层压裂方案优化设计的基础。通过交叉偶极子声波测井解释得到碎软煤层及其顶板岩石力学组合特征,建立基于岩石力学强度的“顶板-煤层”胶结物理模型,开展顶板水平井穿层压裂物理模拟试验,研究顶板水平井穿层压裂裂缝扩展规律及穿层压裂效果的敏感性因素。结果表明:水平井位置、注入排量、射孔方式及垂向与水平应力差是影响顶板水平井穿层压裂裂缝扩展形态的4个重要因素。穿层压裂效果随水平井与煤层间距和注入排量的增加而减弱,随垂直与水平应力差的增大而增强,定向射孔具有诱导裂缝向煤层扩展延伸、提高穿层压裂效果的作用。穿层压裂效果对垂向与水平应力差因素最敏感,定向射孔和注入排量影响因素次之,对水平井与煤层距离的敏感性最低。研究结果可为碎软煤层顶板水平井穿层压裂参数优化设计及效果评价提供依据。

关键词：碎软煤层顶板水平井穿层压裂物理模拟扩展规律敏感因素分析

高突低渗煤层立体网状穿层压裂防突技术试验研究

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煤炭学报 2013年第2期38卷 245-250页

作者：白新华吴财芳耿仪唐旋孙明闯苏永敏中国矿业大学资源与地球科学学院煤层气资源与成藏过程教育部重点实验室江苏徐州221008 河南省煤层气开发利用有限公司河南郑州450016 贵州六枝工矿集团有限责任公司贵州六盘水553400

为了解决单一低渗高突煤层瓦斯治理难题,运用弹性力学和断裂力学的理论,提出立体网状穿层压裂增透消突技术,建立计算目标煤层起裂压力的模型。集成配套了井下压裂成套设备,首次利用SF6气体示踪剂确定立体网状穿层压裂范围。结果表明：... 详细信息

为了解决单一低渗高突煤层瓦斯治理难题,运用弹性力学和断裂力学的理论,提出立体网状穿层压裂增透消突技术,建立计算目标煤层起裂压力的模型。集成配套了井下压裂成套设备,首次利用SF6气体示踪剂确定立体网状穿层压裂范围。结果表明：技术实施后,缝隙网络发育、瓦斯抽采效果提高了1.69~1.83倍,煤层膨胀率达到0.581%,电磁辐射预测突出指标降低了35%~45%,增透消突效果显著。大范围、区域化实施立体网状穿层压裂技术,能够实现技术优越性。

关键词：瓦斯起裂压力穿层压裂电磁辐射膨胀率

跨煤岩界面穿层压裂裂缝动态扩展特征试验研究

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岩土力学 2024年第3期45卷 737-749页

作者：李浩哲姜在炳范宗洋庞涛刘修刚煤炭科学研究总院北京100013 中煤科工西安研究院(集团)有限公司陕西西安710077 中国石油大学(北京)石油工程学院北京102249 中国矿业大学(北京)应急管理与安全工程学院北京100083

针对跨煤岩界面穿层压裂裂缝动态扩展过程,采用相似材料制作煤岩组合体试件,开展三点弯曲试验、真三轴水力压裂物理模拟试验,分别结合数字散斑技术、声发射监测技术,捕捉裂缝的动态扩展特征,分析裂缝扩展形态及影响因素。结果表明:三点... 详细信息

针对跨煤岩界面穿层压裂裂缝动态扩展过程,采用相似材料制作煤岩组合体试件,开展三点弯曲试验、真三轴水力压裂物理模拟试验,分别结合数字散斑技术、声发射监测技术,捕捉裂缝的动态扩展特征,分析裂缝扩展形态及影响因素。结果表明:三点弯曲试验中裂缝可从顶板直接进入煤层,裂缝在界面处未转向,增大预制裂缝长度试件断裂所需的峰值应力降低;真三轴水力压裂试验条件下,由于煤层塑性强,顶板内裂缝高度、长度均大于煤层,顶板内声发射事件比例高于煤层;在裂缝穿层扩展的前提下,增大水平井与煤层顶面距离会导致裂缝穿层扩展时间延长,提高压裂液注入排量可增大裂缝进入煤层的穿透深度,但是易导致缝高失控、缝长降低,提出采用变排量压裂施工,初期压裂液大排量注入促使裂缝纵向穿层,随后降排量促进裂缝在顶板和煤层内横向延伸;多裂缝同步起裂时缝间存在竞争扩展现象,部分裂缝可能无法穿层扩展。研究成果可为掌握裂缝跨煤岩界面穿层扩展特点、优化设计压裂施工参数提供理论支撑。

关键词：煤岩界面穿层压裂动态扩展数字散斑声发射

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N_(2)泡沫穿层压裂煤岩组合体试验研究

煤炭学报 2023年第12期48卷 4499-4511页

作者：李文达肖贺成梁卫国廖涛王在勇陈跃都朱帝杰太原理工大学原位改性采矿教育部重点实验室山西太原030024 太原理工大学矿业工程学院山西太原030024

一体化穿层压裂是实现近距离煤系储层多气共采的关键技术,但常规低黏活性水压裂液易沟通层理等弱结构面,限制了水力裂缝纵向穿层扩展。鉴于此,基于泡沫流体高黏、低滤失和易返排等特性,提出N_(2)泡沫低伤害穿层压裂煤系储层方法,通过室... 详细信息

一体化穿层压裂是实现近距离煤系储层多气共采的关键技术,但常规低黏活性水压裂液易沟通层理等弱结构面,限制了水力裂缝纵向穿层扩展。鉴于此,基于泡沫流体高黏、低滤失和易返排等特性,提出N_(2)泡沫低伤害穿层压裂煤系储层方法,通过室内浇筑灰岩、页岩与真实煤样的组合体试样,利用自行研制的大尺寸真三轴压裂渗流模拟装置,分别开展N_(2)泡沫与活性水的真三轴压裂物理模拟实验,对比分析2种压裂介质泵压曲线、压后裂缝形态、缝网导流能力以及主裂缝面粗糙度特征,研究N_(2)泡沫压裂裂缝起裂特征及垂向扩展行为。实验结果表明:(1)高黏与低滤失N_(2)泡沫压裂液穿层扩展能力强于活性水,相同应力条件下纵向穿层数量更多,但泵压曲线压力峰值低于后者,有利于穿层压裂施工;(2)相比活性水,可压缩N_(2)泡沫流体压裂增压时间更长,且其页岩层破裂压力高于前者约8.7 MPa;(3)压裂完成后,原位应力条件下N_(2)泡沫压后缝网的重注压力较活性水低3.6 MPa,表明N_(2)泡沫压裂形成的缝网导流能力更高;(4) N_(2)泡沫与活性水压裂主裂缝面粗糙度分别为20.53和13.56,更粗糙的裂缝面有利于生产过程缝网导流能力的保持。结论认为,可压缩N_(2)泡沫以其高黏与低滤失特性可实现更好的纵向穿层效果,但横向缝网复杂程度相对较低,建议现场采取“泡沫造主缝+气体/活性水压裂造分支缝”复合压裂工艺,实现多岩性煤系储层的一体化穿层压裂与缝网改造。

关键词：层状储层穿层压裂泡沫压裂缝网导流能力煤系地层

基于煤系渗透率各向异性测试的水平井穿层压裂效果模拟

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石油学报 2015年第8期36卷 988-994页

作者：李丹琼张士诚张遂安杨立源肖凤朝中联煤层气有限责任公司北京100011 中国石油大学教育部石油工程重点实验室北京102249 中国石油集团长城钻探工程有限公司北京100101 中国矿业大学地球科学与测绘工程学院北京100083

应用自主研发的真三轴渗透仪,开展了煤样及顶、底板岩样的三轴渗透率测定。基于实验结果,通过有限元三维数值模拟方法,研究了渗透率各向异性对深部煤层顶板水平井穿层压裂裂缝扩展的影响。模拟结果表明:1真三轴渗透仪可以实现三轴差异... 详细信息

应用自主研发的真三轴渗透仪,开展了煤样及顶、底板岩样的三轴渗透率测定。基于实验结果,通过有限元三维数值模拟方法,研究了渗透率各向异性对深部煤层顶板水平井穿层压裂裂缝扩展的影响。模拟结果表明:1真三轴渗透仪可以实现三轴差异化应力加载,突破了常规拟三轴渗透仪无法分别加载水平最大主应力和水平最小主应力的瓶颈,可以使实验条件与地层条件更为接近。2高阶无烟煤与顶板粉砂岩的真三轴渗透率测试结果都呈现出明显的各向异性特征。无论是高阶无烟煤,还是顶板粉砂岩,垂直层理方向的渗透率都小于平行层理方向者。对于无烟煤,平行层理方向的渗透率也存在明显差别,垂直端割理方向的渗透率大于垂直面割理方向渗透率值。3考虑渗透率各向异性模型与均质模型相比,压裂模拟过程中,破裂压力和施工压力增高,孔隙压力叠加程度增大;模拟最终时刻的整体裂缝形态更加短宽,且缝高增大。

关键词：煤层气穿层压裂真三轴渗透率各向异性裂缝扩展

页岩油多岩性交互储层径向井穿层压裂裂缝扩展特征

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石油学报 2024年第3期45卷 559-573,585页

作者：武晓光龙腾达黄中伟高文龙李根生谢紫霄杨芮鲁京松马金亮油气资源与工程全国重点实验室中国石油大学(北京)北京102249 中国石油集团长城钻探工程有限公司北京100101

中—高成熟陆相页岩油是中国油气勘探开发的重大接替领域,但存在多岩性交互、纵向改造程度低的难题。充分动用纵向产层是实现页岩油体积压裂、获得高产与稳产的关键。为此,提出了径向井穿层压裂新思路,旨在通过径向井眼穿透隔夹层和岩... 详细信息

中—高成熟陆相页岩油是中国油气勘探开发的重大接替领域,但存在多岩性交互、纵向改造程度低的难题。充分动用纵向产层是实现页岩油体积压裂、获得高产与稳产的关键。为此,提出了径向井穿层压裂新思路,旨在通过径向井眼穿透隔夹层和岩性界面,引导纵向多层系起裂,解决缝高延伸受限的难题。为探究方法的可行性,开展了真三轴径向井穿层压裂实验,借助CT扫描和裂缝三维重构技术,阐明了径向井引导裂缝穿层起裂及扩展特征,分析了垂向应力差异、压裂液排量、径向井长度等参数对径向井诱导裂缝穿层的影响规律。研究结果表明:径向井具有导向裂缝扩展和诱导裂缝纵向穿层的特性,可有效降低裂缝穿层难度,提升纵向扩展高度;垂向应力差异增加,径向井诱导裂缝穿层效果增强,裂缝由跨层起裂向各层同时起裂转变,突破岩性界面;小排量下裂缝以低强度岩层跨层起裂为主,提高排量有助于裂缝纵向穿层扩展;径向井长度增加,诱导裂缝穿层能力增强。研究结果有望为中国陆相页岩油储层纵向改造高度受限的难题提供解决思路。

关键词：页岩油径向井穿层压裂裂缝扩展多岩性层

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穿层压裂水平井产能计算方法

大庆石油地质与开发 2019年第3期38卷 65-72页

作者：陈相君穆朗枫吴忠宝阎逸群张洋商琳琳中国石油勘探开发研究院数模与软件中心北京100089 中国石油化工股份有限公司上海海洋油气分公司上海200120 北京大学地球与空间科学学院北京100089 中国地质科学研究院北京100032 大庆油田有限责任公司勘探开发研究院黑龙江大庆163712

穿层压裂水平井是低品位难动用油藏的有效开发方式,为了对穿层压裂水平井各层、各缝的产量进行定量评价,对裂缝的位置进行优化设计,基于穿层压裂水平井的开采机理,运用复势叠加方法,充分考虑薄互层油藏穿层压裂时井筒和缝间干扰,推导出... 详细信息

穿层压裂水平井是低品位难动用油藏的有效开发方式,为了对穿层压裂水平井各层、各缝的产量进行定量评价,对裂缝的位置进行优化设计,基于穿层压裂水平井的开采机理,运用复势叠加方法,充分考虑薄互层油藏穿层压裂时井筒和缝间干扰,推导出分段、多簇、穿层压裂水平井产能公式,定量计算出主力层和非主力层各段、各簇的产量,并分析了缝间距和簇间距对产能的影响。研究认为簇间距的影响要大于段间距的影响,从理论上阐明了水平井穿层压裂是提高低渗透、薄互层油藏经济效益的有效开发方式。该方法可用于多层分段多簇压裂水平井的产能计算及压裂参数优化设计。

关键词：薄互层油藏穿层压裂水平井稳态产能预测裂缝影响

页岩油水平井穿层压裂先导性试验——以鄂尔多斯盆地庆城油田华H100平台为例

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中国石油勘探 2023年第4期28卷 92-104页

作者：张云逸中国石油集团川庆钻探工程有限公司长庆井下技术作业公司

鄂尔多斯盆地庆城油田华H100平台密集布井31口水平井,选取该平台因钻遇非储层即出层而导致低钻遇率的4口水平井,首次开展穿层压裂现场试验,同时应用示踪剂分段产能测试技术,研究穿透泥岩沟通相邻砂岩潜力储层的工程可行性,以及压裂后裂... 详细信息

鄂尔多斯盆地庆城油田华H100平台密集布井31口水平井,选取该平台因钻遇非储层即出层而导致低钻遇率的4口水平井,首次开展穿层压裂现场试验,同时应用示踪剂分段产能测试技术,研究穿透泥岩沟通相邻砂岩潜力储层的工程可行性,以及压裂后裂缝形成渗流通道的有效性,并对穿层压裂段是否有产量贡献进行确定性评价。试验结果表明:非储层段中水平井井眼轨迹与砂岩储层距离小于3m、泥质含量小于40%即可开展穿层压裂;试验14段、成功12段,成功率为85.7%,证实穿层压裂具有可行性。根据示踪剂监测解释结果,穿层压裂段有持续的返排产水,表明焖井之后支撑形成了有效渗流通道;各穿层压裂段不同程度的产油量也表明穿层压裂缝沟通了砂岩储层,具有确定的产能贡献。与同平台钻遇率大于80%的4口邻井对比,穿层压裂井累计产油量处于中等偏上水平。华H100平台穿层压裂试验的成功,从工程实践角度证明了穿层压裂是低钻遇率水平井提高单井产量的有效手段。

关键词：页岩油水平井穿层压裂华H100平台庆城油田

大牛地气田泥砂岩间互层穿层压裂影响因素分析

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石油化工高等学校学报 2017年第3期30卷 32-38页

作者：万军凤肖阳王明中国石油大学胜利学院油气工程学院山东东营257061 成都理工大学能源学院四川成都610059 中国石油塔里木油田分公司天然气事业部新疆库尔勒841000

大牛地气田砂泥岩互层较多,水平井开采虽然可以实现单层储量的最大动用,但是无法同时开采纵向上多个储层,针对这类储层展开可控穿层压裂技术研究,有效合理地开发间互层,实现盒1和山2储层共同动用。结合单井数据,对工区内隔层厚度和水平... 详细信息

大牛地气田砂泥岩互层较多,水平井开采虽然可以实现单层储量的最大动用,但是无法同时开采纵向上多个储层,针对这类储层展开可控穿层压裂技术研究,有效合理地开发间互层,实现盒1和山2储层共同动用。结合单井数据,对工区内隔层厚度和水平主应力差进行对比计算,以分析储、隔层性质、人为可控因素对穿层压裂的影响。综合考虑多种因素,以储层厚度和应力差为依据,初步形成了穿层界限判别标准,并通过井温测井验证单井隔层压开与否,最后形成了一套构建在储层性质精细描述之上,结合多种施工工艺的可控参数优选方法,可为其它井设计和优化提供参考。

关键词：大牛地气田泥砂岩间互层穿层压裂影响因素井温监测