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《重復(fù)壓裂應(yīng)力場分析.ppt》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫。
1、發(fā)言提綱一、摘要三、重復(fù)壓裂應(yīng)力場的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀四、重復(fù)壓裂應(yīng)力場和壓力場計(jì)算模型五、地應(yīng)力預(yù)測軟件編制六、地應(yīng)力預(yù)測軟件應(yīng)用二、前言七、結(jié)論重復(fù)壓裂的裂縫轉(zhuǎn)向與重復(fù)壓裂后的地應(yīng)力場變化有重要的關(guān)系。本文通過建立重復(fù)壓裂前地應(yīng)力場模型和滲流場模型，推導(dǎo)并通過有限元數(shù)值模型和計(jì)算，建立首次壓裂后井筒附近由裂縫生成和油井生產(chǎn)引起的滲流場變化，為油氣井重復(fù)壓裂提供科學(xué)的設(shè)計(jì)依據(jù)。一、摘要重復(fù)壓裂技術(shù)最早50年代出現(xiàn)在美國，美國近30%的壓裂屬于重復(fù)壓裂；國內(nèi)60年代起也開始進(jìn)行重復(fù)壓裂。由于受當(dāng)時(shí)技術(shù)與認(rèn)識(shí)水平限制，一般認(rèn)為重復(fù)壓裂是在原有水
2、力裂縫上的進(jìn)一步延伸或者重新張開已經(jīng)閉合的水力裂縫，且施工規(guī)模必須大于第一次壓裂作業(yè)的2~4倍，才能獲得與前次持平的產(chǎn)量，否則，重復(fù)壓裂是無效的。到了80年代中后期，隨著油氣價(jià)格變化和現(xiàn)代水力壓裂技術(shù)的發(fā)展，國外又將重復(fù)壓裂作為一項(xiàng)重要的技術(shù)研究課題，從重復(fù)壓裂機(jī)制、二、前言油藏?cái)?shù)值模擬、壓裂材料、壓裂設(shè)計(jì)、施工等方面進(jìn)行研究攻關(guān)，使重復(fù)壓裂技術(shù)取得了重大突破。但是，國內(nèi)外重復(fù)壓裂方面的文獻(xiàn)資料大多涉及現(xiàn)場測試、施工工藝和效果的研究，對(duì)于重復(fù)壓裂機(jī)理，特別是量化方面的研究比較欠缺，國內(nèi)也存在同樣的問題，在重復(fù)壓裂機(jī)理方面開展的研究比較少，
3、一般只是從現(xiàn)場出發(fā)研究影響重復(fù)壓裂效果的因素，缺乏理論研究。為了更好進(jìn)行重復(fù)壓裂的優(yōu)化設(shè)計(jì)，需要進(jìn)行重復(fù)壓裂前的地應(yīng)力場的變化研究。二、前言三、重復(fù)壓裂應(yīng)力場的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀SPE24859、SPE24857對(duì)重復(fù)壓裂的機(jī)理進(jìn)行了初步探討和初步模擬SPE25464提出裂縫的轉(zhuǎn)向問題研究者從就地應(yīng)力場的研究，對(duì)原有裂縫的評(píng)估與工藝措施的制定等方面入手，提出：①重復(fù)壓裂有可能產(chǎn)生新的裂縫，②重復(fù)壓裂必須重新優(yōu)選新的材料，③高砂比壓裂、端部脫砂與強(qiáng)制閉合等新的工藝措施，這些研究成果提高了重復(fù)壓裂的學(xué)術(shù)水平與技術(shù)水平以及現(xiàn)場應(yīng)用效果。例如，美國阿
4、拉斯加KuparukRiver油田的380口井有185口井進(jìn)行了重復(fù)壓裂，壓后采油指數(shù)平均提高了2倍，取得了很好的增產(chǎn)穩(wěn)定效果。SPE63030用地面傾斜儀測到裂縫的重新轉(zhuǎn)向。重復(fù)壓裂轉(zhuǎn)向的概念用地面傾斜儀測到的裂縫轉(zhuǎn)向三、重復(fù)壓裂應(yīng)力場的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀①鄰井裂縫對(duì)應(yīng)力場的影響。1987年美國能源部在多井試驗(yàn)中進(jìn)行改變應(yīng)力的壓裂試驗(yàn)，首先證明了地應(yīng)力場受鄰井裂縫影響。②初次裂縫對(duì)應(yīng)力場的影響。Dowell公司根據(jù)試驗(yàn)和模擬地應(yīng)力研究認(rèn)為，地層中存在的支撐裂縫將改變井眼附近應(yīng)力分布，使重復(fù)壓裂裂縫的起裂方位垂直于初次裂縫方位，離開井眼一定范
5、圍再發(fā)生轉(zhuǎn)向，以平行于初次裂縫方位延伸。③油氣井生產(chǎn)/注入對(duì)原地應(yīng)力場的影響。Bruno和Nakagawa用實(shí)驗(yàn)證明，孔隙壓力的改變也會(huì)影響新裂縫的重新定向。在原地應(yīng)力沒有起控制作用的情況下，裂縫會(huì)轉(zhuǎn)向局部孔隙壓力更高的方向。他們認(rèn)為靠近裂縫末端的局部孔隙壓力梯度控制了裂縫的發(fā)育方向，他們的想法是建立在靜態(tài)條件上的。而Detournay，Boone和Berchenko則表明，裂縫的發(fā)育方向是由孔隙流體擴(kuò)散到基質(zhì)，引起原地應(yīng)力改變所決定的。這種現(xiàn)象引起應(yīng)力強(qiáng)度因子隨時(shí)間而變，而應(yīng)力強(qiáng)度因子是支配裂縫發(fā)育速率和方向的一個(gè)重要因素。④地層參數(shù)各
6、向異性對(duì)應(yīng)力場的影響。Mack和Elbel繼續(xù)發(fā)展了他們以前的工作，研究了地層參數(shù)各向異性對(duì)重復(fù)壓裂的影響。他們認(rèn)為水平滲透率各向異性導(dǎo)致了大規(guī)模的應(yīng)力改變，如果前次裂縫是定向在高滲透率方向，那么這種現(xiàn)象對(duì)于重復(fù)壓裂是有利的。除此之外，他們發(fā)現(xiàn)彈性模量的各向異性對(duì)應(yīng)力的重新定向也會(huì)有一定的影響。Boone等人通過數(shù)值模擬的手段表明，由于裂縫所引起的局部孔隙壓力對(duì)裂縫發(fā)育方向的影響在滲透率各向異性油藏有所改變⑤孔隙壓力變化誘導(dǎo)了局部剪切應(yīng)力改變，導(dǎo)致新裂縫近似垂直于前次裂縫，或與前次裂縫成一銳角。然而，上述觀點(diǎn)和認(rèn)識(shí)大多是通過實(shí)驗(yàn)研究和現(xiàn)場
7、試驗(yàn)得到的定性結(jié)論，還沒有一個(gè)完整的、系統(tǒng)的應(yīng)力計(jì)算模型來定量描述垂直裂縫井重復(fù)壓裂前各種因素產(chǎn)生的誘導(dǎo)應(yīng)力場分布狀況，因此，不能定量地描述重復(fù)壓裂造新縫機(jī)理、重復(fù)壓裂新裂縫產(chǎn)生的條件和最佳重復(fù)壓裂時(shí)機(jī)、新裂縫的起裂方位、裂縫延伸軌跡以及新裂縫縫長分布特征，從而不能很好地指導(dǎo)重復(fù)壓裂的井層優(yōu)選、優(yōu)化設(shè)計(jì)與施工。三、重復(fù)壓裂應(yīng)力場的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀1.應(yīng)力場數(shù)學(xué)模型(1)有效應(yīng)力場的理論公式推導(dǎo)－考慮壓力場的平衡方程(2)線性變形幾何方程：四、重復(fù)壓裂應(yīng)力場和壓力場計(jì)算模型(3)彈性應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系1.應(yīng)力場數(shù)學(xué)模型四、重復(fù)壓裂應(yīng)力場和壓力場計(jì)算
8、模型(4)邊界條件位移邊界條件：力邊界條件：混合邊界條件：1.應(yīng)力場數(shù)學(xué)模型四、重復(fù)壓裂應(yīng)力場和壓力場計(jì)算模型(5)采用虛功原理(6)將上式積分后得到：1.應(yīng)力場數(shù)學(xué)模型四、重復(fù)壓裂應(yīng)力場和壓
