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页岩储层天然裂缝剪切滑移特性实验研究

西安石油大学学报（自然科学版） 2022年第2期37卷 73-80页

作者：石朝龙陈军斌王晓明孙晨西安石油大学石油工程学院陕西西安710065 西安石油大学陕西省油气井及储层渗流与岩石力学重点实验室陕西西安710065

为研究页岩储层天然裂缝剪切滑移特性,基于GCTS TRR-1000三轴力学系统,设计了注入流体和水力裂缝共同作用下的天然裂缝剪切滑移实验。实验结果表明:(1)天然裂缝在与水力裂缝相交前就发生了微小的剪切滑移(<0.02 mm),但此过程的剪切滑移... 详细信息

为研究页岩储层天然裂缝剪切滑移特性,基于GCTS TRR-1000三轴力学系统,设计了注入流体和水力裂缝共同作用下的天然裂缝剪切滑移实验。实验结果表明:(1)天然裂缝在与水力裂缝相交前就发生了微小的剪切滑移(缝压实所致;裂缝相交后由于注入流体的作用天然裂缝发生破坏,进而产生剪切滑移,此过程剪切滑移量约为相交前的2~10倍。(2)天然裂缝的最大剪切滑移距离和峰值滑移速率随偏应力的增大而增大,较大的偏应力有利于天然裂缝产生剪切滑移。(3)天然裂缝起裂形式随围压的增大由张性向剪切过渡,张性起裂下裂缝峰值滑移速率高、最大滑移距离较小,剪切起裂方式下裂缝峰值滑移速率低、最大滑移距离较大,高围压下裂缝的剪切起裂更有利于裂缝的剪切滑移。(4)天然裂缝破坏前后裂缝面正应力和剪应力差随偏应力和围压的增大而增大,同时天然裂缝最大滑移距离又与裂缝面正应力和剪应力差正相关。

关键词：剪切滑移天然裂缝水力裂缝页岩储层缝网压裂

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页岩储层压裂物理模拟技术进展及发展趋势

石油钻探技术 2023年第5期51卷 66-77页

作者：侯冰张其星陈勉中国石油大学(北京)克拉玛依校区石油学院新疆克拉玛依834000 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 石油工程教育部重点实验室(中国石油大学(北京)) 北京102249

传统压裂物理模拟难以仿真深部储层高温高压、复杂地应力和工况环境,在模拟分段细分射孔工艺和实时监测裂缝扩展路径等方面存在一定挑战。系统调研了真三轴压裂物理模拟试验的试样制备、压裂井型和射孔组合、装置原理、相似准则和裂缝... 详细信息

传统压裂物理模拟难以仿真深部储层高温高压、复杂地应力和工况环境,在模拟分段细分射孔工艺和实时监测裂缝扩展路径等方面存在一定挑战。系统调研了真三轴压裂物理模拟试验的试样制备、压裂井型和射孔组合、装置原理、相似准则和裂缝监测方式等,探究变排量、交替注液作用模式,穿层压裂缝高延伸机制,缝群压裂竞争扩展和暂堵转向模式;研究厘清了变排量和交替注液在提升缝网改造规模上的差异性,归纳了层状页岩储层水力裂缝缝高穿层主控因素排序,揭示了密切割多段多簇施工模式下裂缝群竞争扩展下的非平面、非对称和非均衡等扩展特征,总结了暂堵后裂缝转向扩展形态,指出“井工厂”立体压裂物理模拟、智能化和数字化为未来研究趋势。采取调整压裂时机、改变射孔参数和优化压裂液性能等措施可以有效控制裂缝扩展路径,能大幅度开启多尺度弱面,增大页岩储层压裂造缝规模。研究结果对深层和超深层页岩储层优化压裂施工参数、提升压裂改造效果具有一定的借鉴作用。

关键词：真三轴物理模拟试样制备裂缝监测缝网压裂缝群压裂

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层理页岩脆性破裂模式力学机理研究

特种油气藏 2023年第3期30卷 123-130页

作者：李亮赵志红杨琦杨帆王鹏刘永兵中联煤层气有限责任公司北京100010 西南石油大学四川成都610500

针对页岩受力脆性破坏的力学机理认识不清的问题,在分析层理页岩特征的基础上,应用岩石断裂力学理论,结合广义胡克定律,建立了纵向力学非均质性的层理页岩脆性破裂模型,分析了层理页岩破裂模式的主要影响因素。研究表明:层理页岩的脆性... 详细信息

针对页岩受力脆性破坏的力学机理认识不清的问题,在分析层理页岩特征的基础上,应用岩石断裂力学理论,结合广义胡克定律,建立了纵向力学非均质性的层理页岩脆性破裂模型,分析了层理页岩破裂模式的主要影响因素。研究表明:层理页岩的脆性破裂模式主要分为剪切破坏和拉伸破坏,外界应力条件下硬岩岩层易发生拉伸破坏,软岩岩层易发生剪切破坏;岩层杨氏模量越大、泊松比越小,岩层越易发生拉伸破坏,反之易发生剪切破坏;最小水平主应力越大、水平主应力差越小,越倾向于发生剪切破坏;页岩层间力学性质的差异性是页岩发生脆性破裂的根本原因,页岩层间差异越大,岩石脆性特征越强,越有利于压裂。该研究可为页岩脆性评价和水力压裂方案制订提供理论指导。

关键词：层理页岩脆性破裂岩石特征破裂模型破坏机理缝网压裂微观特征

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中国页岩气压裂十年:回顾与展望

天然气工业 2021年第8期41卷 121-142页

作者：赵金洲任岚蒋廷学胡东风吴雷泽吴建发尹丛彬李勇明胡永全林然李小刚彭瑀沈骋陈曦宇尹庆贾长贵宋毅王海涛李远照吴建军曾斌杜林麟 “油气藏地质及开发工程”国家重点实验室·西南石油大学四川省成都610500 中国石化石油工程技术研究院中国石化勘探分公司中国石化江汉油田分公司中国石油西南油气田公司中国石油集团川庆钻探工程有限公司中石化重庆涪陵页岩气勘探开发有限公司中石油煤层气有限责任公司捷贝通石油技术集团股份有限公司东方宝麟科技发展(北京)有限公司

我国于2010年实施第一口页岩气井压裂,历经10年的发展,已经成为全球第二个掌握页岩气开发核心技术的国家,实现了页岩气压裂技术从无到有、从跟跑到部分领跑的发展跨越,创建形成了适合于我国中浅层海相页岩气开发的压裂理论与技术体系。... 详细信息

我国于2010年实施第一口页岩气井压裂,历经10年的发展,已经成为全球第二个掌握页岩气开发核心技术的国家,实现了页岩气压裂技术从无到有、从跟跑到部分领跑的发展跨越,创建形成了适合于我国中浅层海相页岩气开发的压裂理论与技术体系。为了助推我国页岩气产量实现新的跃升,在梳理中美两国页岩气压裂技术发展进程的基础上,全面回顾了我国在页岩气压裂基础理论与优化设计方法、液体体系、压裂工具及工艺技术方面的发展历程与进展现状,总结了压裂甜点识别、缝网扩展模拟与调控、岩体水化与返排控制、缝网体积评价表征等基础理论与优化方法的研究成果;论述了滑溜水压裂液体系、少水或无水新型压裂液的研制与应用;评价了可钻复合桥塞、可溶性桥塞、大通径桥塞和套管固井滑套等分段压裂工具的发展与自主研发水平;阐述了现场工艺技术的实施状况,包括早期实施的常规分段分簇压裂到目前的“密簇”压裂、暂堵压裂等。在此基础上,系统分析了目前我国页岩气压裂技术面临的挑战,展望了相关技术的发展方向。结论认为,我国需要持续开展适合于国内深层—超深层海相页岩气、陆相—海陆过渡相页岩气的压裂理论与技术方法攻关研究,以支撑和助推未来我国页岩气高效开发。

关键词：中国页岩气缝网压裂压裂理论压裂技术液体与工具深层—超深层海相页岩气陆相—海陆过渡相页岩气

致密砂岩裂缝性气藏缝网压裂裂缝复杂程度评价方法

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特种油气藏 2022年第2期29卷 157-163页

作者：肖阳刘守昱何永志李志刚王家豪杨金元马中慧成都理工大学四川成都610059 成都理工阳光能源科技有限公司四川成都610059 中国石油华北油田分公司河北辛集052360

微地震是评价致密砂岩裂缝性油气藏缝网压裂裂缝形态及几何尺寸的有效方法和手段,但其适用条件受限,且成本较高。为此,需要一种快速的、经济适用的方法来评价缝网压裂裂缝复杂程度。基于压裂泵停泵后的压降数据,利用视均质型、线性裂缝... 详细信息

微地震是评价致密砂岩裂缝性油气藏缝网压裂裂缝形态及几何尺寸的有效方法和手段,但其适用条件受限,且成本较高。为此,需要一种快速的、经济适用的方法来评价缝网压裂裂缝复杂程度。基于压裂泵停泵后的压降数据,利用视均质型、线性裂缝型、复杂裂缝型致密砂岩裂缝性储层渗流方程分析储层渗流模式,利用G函数分析储层裂缝形态,从而综合评价缝网压裂裂缝复杂程度,形成一种快速评价缝网压裂裂缝复杂程度的方法。微地震测试成果证明了该方法的可靠性。研究成果可为致密砂岩裂缝性气藏缝网压裂效果评估及产能预测提供技术支持。

关键词：致密砂岩裂缝性气藏缝网压裂缝网复杂程度停泵压降数据 G函数

渝西区块页岩气储层改造优化对策与适应性分析

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油气地质与采收率 2022年第2期29卷 131-139页

作者：沈骋范宇曾波郭兴午中国石油西南油气田公司页岩气研究院四川成都610051 中国石油西南油气田公司工程技术研究院四川成都610017

泸州—渝西深层页岩气区块分布面积占四川盆地南部的86%,其中奥陶系五峰组—志留系龙马溪组是进一步实现天然气规模上产的主力储层。其中,渝西区块面临诸多地质挑战,包括储层厚度偏薄,地质工程“双甜点”汇聚在同层,孔缝连通性较差,埋... 详细信息

泸州—渝西深层页岩气区块分布面积占四川盆地南部的86%,其中奥陶系五峰组—志留系龙马溪组是进一步实现天然气规模上产的主力储层。其中,渝西区块面临诸多地质挑战,包括储层厚度偏薄,地质工程“双甜点”汇聚在同层,孔缝连通性较差,埋藏深度大,断裂系统发育和地应力条件苛刻等。基于区块内已实施井的地质与工程参数,结合页岩气缝网压裂理论,采用大数据分析方法,形成应对不同地质挑战的压裂工艺优化措施,包括龙马溪组一段一亚段1小层(龙一_(1)^(1))高钻遇率、高用液强度、密簇间距、高加砂强度、大施工排量和暂堵转向工艺等,并对已压井压裂参数进行适应性分析,以验证优化措施的可行性,提出适用于渝西区块的缝网压裂参数模板,最终应用于矿场实现缝网压裂,单井裂缝复杂度和储层改造体积较早期3簇井分别提升60.59%和38.3%,并整体获得高产,单井测试日产量较早期已压井提升68.67%,累积产量大幅提升,为深层页岩气高效开发奠定了基础。

关键词：页岩气高效开发储层改造适应性分析缝网压裂渝西区块

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通许深部煤层气测试压裂技术探索及应用

油气井测试 2023年第2期32卷 24-28页

作者：蒋艳芳中国石化华北油气分公司石油工程技术研究院河南郑州450006

通许区块山西组发育深部煤层,与浅层煤层气相比含气量高、游离气丰富,割理裂隙发育,压裂施工过程中滤失大、易形成短缝、加砂困难。前期采用浅层煤层气常规压裂技术压裂施工压力高,加砂困难,压后效果不理想。针对深部煤层储层特征及改... 详细信息

通许区块山西组发育深部煤层,与浅层煤层气相比含气量高、游离气丰富,割理裂隙发育,压裂施工过程中滤失大、易形成短缝、加砂困难。前期采用浅层煤层气常规压裂技术压裂施工压力高,加砂困难,压后效果不理想。针对深部煤层储层特征及改造难点,开展了深部煤层气压前注入压降和原地应力测试,获取煤层参数,为压裂设计参数优化提供依据;同时,通过室内实验、数值模拟研究,探索试验了饱填砂压裂技术。现场A井山1煤层采用“大排量、大规模、饱填砂”体积压裂设计思路完成压裂施工,施工排量最高20 m 3/min,入地液量4315 m 3,加砂量347 m 3,是常规压裂加砂强度的7倍,压后最高日产气量7299 m 3,累计产气量71509 m 3,效果显著。该技术的试验成功,为深部煤层气压裂提供了技术指导。

关键词：深部煤层割理发育注入压降测试原地应力测试饱填砂缝网压裂数值模拟清洁压裂液

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深层页岩气开发关键技术难点与攻关方向

天然气工业 2021年第1期41卷 118-124页

作者：何骁李武广党录瑞黄山王旭东张成林张柟乔陈月中国石油西南油气田公司中国石油西南油气田公司页岩气研究院

为了实现深层页岩气的规模效益开发,通过对比四川盆地川南地区上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组龙一1亚段深层与中浅层页岩储层地质工程特征的差异,梳理了其高效开发面临的难题:较之于中浅层,我国深层页岩气储层的工程特征参数总体上呈... 详细信息

为了实现深层页岩气的规模效益开发,通过对比四川盆地川南地区上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组龙一1亚段深层与中浅层页岩储层地质工程特征的差异,梳理了其高效开发面临的难题:较之于中浅层,我国深层页岩气储层的工程特征参数总体上呈现"五高"特点(泊松比和弹性模量高、地层温度高、水平应力差值高、破裂压力高、闭合压力高)。虽然深层页岩气在近期取得了战略突破,但其开发关键技术还欠成熟,表现在以下方面:①抗高温的旋转导向工具未实现国内商业化生产,地质导向技术对储层的预测精度低,"一趟钻"技术尚未形成,满足地层防塌与防漏需求的钻井液性能还不成熟;②深层页岩气井压裂后难以形成复杂缝网,同时裂缝起裂和延伸困难,而且加注支撑剂的难度也大,导致不易获得具有高导流能力的裂缝;③深层页岩储层孔隙中CH4相态仍不清楚,导致深层页岩气多尺度流动规律及开发技术对策不明确。为此,需要针对钻井工程、压裂工程、开发技术对策等方面开展技术攻关:①构建多源信息融合三维地质导向技术,实施"高转速、大排量、长循环"井眼强净化工艺技术,加强对油基钻井液高效微纳米封堵材料、专用堵漏材料的研发,实现水平井钻得更好更长更快;②建立深层页岩应力应变本构关系和Ⅰ、Ⅱ与Ⅲ型断裂韧性模型、考虑层理弱面力学性质的流—固—热多场耦合人工裂缝扩展模型,以及考虑页岩蠕变的支撑剂嵌入力学模型与评价方法,保障储层压得更碎更充分;③深入研究页岩储层中气体微观流动能力和产出机理,优化水平井关键参数,制订合理的返排制度和生产制度,进而优化立体开发模式,以实现深层页岩气的规模高效开发。

关键词：深层页岩气开发关键技术旋转地质导向防塌防漏缝网压裂微观流动机理返排制度立体开发

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缝网压裂技术及其现场应用

石油学报 2011年第2期32卷 280-284页

作者：翁定为雷群胥云李阳李德旗王维旭中国石油勘探开发研究院研究生部北京100083 中国石油勘探开发研究院廊坊分院河北廊坊065007 中国石油浙江油田公司浙江杭州310023

针对低渗透、特低渗透储层的缝网压裂技术,完善了缝网压裂的概念,指出缝网压裂是在达到预期目标支撑缝长的主裂缝基础上,形成多缝直至形成"缝网"系统。对不同类型的储层,根据弹性力学假设,采用不同的平面模型,分析了形成缝网的力学条件... 详细信息

针对低渗透、特低渗透储层的缝网压裂技术,完善了缝网压裂的概念,指出缝网压裂是在达到预期目标支撑缝长的主裂缝基础上,形成多缝直至形成"缝网"系统。对不同类型的储层,根据弹性力学假设,采用不同的平面模型,分析了形成缝网的力学条件。当施工时裂缝内净压力超过水平主应力差值与岩石抗张强度之和后,可在原始裂缝的基础上形成新裂缝,实现缝网。研究了各种缝网压裂施工方式,提出了目前可应用的缝网压裂施工方法,并指出缝网压裂的发展方向。采用缝网压裂设计理论对F1-15井进行了缝网压裂设计,施工取得成功。试验结果表明,压裂后效果显著,分析显示有多缝形成。

关键词：缝网压裂应力场净压力分支缝临界压力缝内封堵