页岩气体积改造人工缝网优化设计

展的影响。
渐加深,底部为黑色页岩。 龙一 1 亚段脆性矿物含
威远页岩气区块前期一般采用常规压裂技术 量为 18. 1% ~ 97. 8%, 平 均 为 68. 18%; 孔 隙 度 为
进行水平井压裂,压裂效果较差,产量增幅较小,达 1. 19% ~ 11. 84%,平均为 6. 13%,渗透率为 0. 08 ~
成的巨型近穹隆状的背斜构造,呈北东东向展布。 组底部龙一 1 亚段自上而下细分为龙一 14、龙一
威 AH 井区地层整体呈北陡南缓、西浅南深趋势, 西北部为威远构造东南翼,呈单斜分布,井区中南 部为向南下倾的鼻突,其西南方向为新店场向斜, 东南方向为庙坝向斜。 鼻突倾没端构造相对主体
13、龙一 12、龙一 11 共 4 个小层。 所建地质模型 网格总数为 392×460×11 = 1983520,网格步长为 10 m×10 m。 其中,龙一 2 亚段垂向高度为 13. 98 m, 龙一 14 小层垂向高度为 10. 69 m,龙一 13 小层垂
0 引 言
页岩气储层一般具有地质结构复杂、储层非均 质性强、储层埋藏较深、压裂改造难度较大、单井开 发成本高的特点[1-3] ,目前主要的改造思路是优化
簇数、簇间距和射孔位置[4-10] 。 高新平等[11] 利用 石英 砂 代 替 陶 粒 以 达 到 降 本 增 效 的 目 的。 Fu 等[12] 在对水力裂缝几何形态进行准确表征的基础 上,结合地应力分布,通过数值模拟方法,构建了一 套多级水力压裂优化设计方法,该方法成功应用于
图 1 三维地质属性模型
Fig. 1 The 3D geological attribute model
2. 2立威 AH1 井区 一维岩石力学剖面。 综合威 AH1 平台地质属性模
在单井三轴岩石力学实验、声发射实验数据分 型和一维岩石力学剖面,基于深部成岩理论,考虑
3. 成都理工阳光能源科技有限公司,四川 成都 610059; 4. 揭阳中石油昆仑燃气有限公司,广东 揭阳 515300)
摘要:威远页岩气区块储层致密,天然裂缝局部发育,储层非均质性较强,常规的水平井分段压 裂技术无法满足产能需求。 针对该问题,以威 AH1 平台为例,基于地质工程一体化技术思路, 综合地质属性模型和地质力学模型,建立了威 AH1 平台的一体化压裂模型。 利用模型对压裂 排量、压裂液量、砂比、分簇数量、支撑剂配比与注入方式进行了分析,确定了压裂施工最优化 参数。 该研究结果在威 AH1 平台应用了 8 口井,与压裂前相比,日产气量提高了 30%。 该研 究可为威远地区页岩气一体化开发提供技术支持。 关键词:页岩气;体积压裂;人工缝网;支撑面积;威远地区 中图分类号:TE355 文献标识码:A 文章编号: 1006-6535(2022)05-0154-07
析基础上,基于测井解释的杨氏模量、泊松比和各 上覆岩石、基底和围岩的影响,加载周向水平应力
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特种油气藏
第 29 卷
模拟成岩过程,建立威 AH1 井区三维地质力学模
型(图 3),为压裂模型的建立提供地质力学依据。
所建立的威 AH1 地质力学模型杨氏模量为 40 ~ 55
收稿日期:20211026;改回日期:20220723 基金项目:国家自然科学基金青年科学基金“ 多尺度多场应力耦合致密砂岩体积改造裂缝评价模型研究” ( 51504042) ;国家科技重大专项“ 鄂南致密低渗
油藏水力压裂裂缝起裂及扩展规律” (2016ZX05048-001-04-LH) ;四川省教育厅基金重点项目“ 自流注水关键节点仿真及流动耦合计算模型 研究” (18ZA0063) 作者简介:蒋海(1982—) ,男,高级工程师,2004 年毕业于西南石油学院石油与天然气工程专业,2009 年毕业于西南石油大学油气田开发专业,获博士学 位,现从事试油压裂技术管理工作。
构造变得更加宽缓,褶皱幅度较低,整体而言区内 向高度为 0. 78 m, 龙一 12 小层垂向高度为 0. 83
断层数量较少,且断层规模较小。 根据威远地区实 m,龙一 11 小层垂向高度为 4. 63 m。
/% 10.0
/mD 1.0
7.5
0.8
0.6 5.0
0.4
2.5 0.2
0.0 a
0.0 b
常规的水 力 压 裂 模 拟 中, 储 层 大 多 是 均 值 模 型,其无法表征真实储层的孔渗饱属性的连续分布 及地应力场的非均质性,且其将复杂的缝网体系简 化为正交线网模型,不能满足致密储层体积改造的 要求。 因此,为了对储层改造效果、水力裂缝的展 布、水力裂缝和天然裂缝的相互作用进行更加精细 的评价,需 结 合 三 维 地 质 属 性 模 型、天然裂缝分布 模型、地质力学模型,建立一体化压裂模型( 图 4, 黑色线为水平井轨迹) 。 一体化压裂模型采用 UFM
8.0
6.0
4.0
2.0
0.0
图 4 威 AH1 平台一体化压裂模型
Fig. 4 The integrated fracturing model of Wei AH1 platform
模型[17] ,能够模拟复杂裂缝网络中裂缝的扩展、变形
(1. CNPC Chuanqing Drilling Engineering Co. , Ltd. , Chengdu, Sichuan 610051, China; 2. Chengdu University of Technology, Chengdu, Sichuan 610059, China;
2. 1 三维地质属性模型
用于实际压裂施工中,提升了压裂设计的针对性和
综合井区地震解释、测井解释等资料和气藏精
匹配性,实现了页岩储层开发效益最大化。
细描述认识,建立了威 AH1 平台的三维地质属性
1 地质概况
威远构造位于川中古隆起平缓构造区威远 龙女寺构造群,为乐山-龙女寺加里东古隆起上形
模型(图 1),包括蚂蚁体追踪的天然裂缝分布模型 (图 2,图中红色线为水平井轨迹)。 建立地质模型 时将龙马溪组自上而下分为龙二段、龙一段;龙一 段自上而下分为龙一 2 亚段、龙一 1 亚段;龙马溪
DOI:10. 3969 / j. issn. 1006-6535. 2022. 05. 022
页岩气体积改造人工缝网优化设计
蒋 海1,肖 阳2,3,王 栋4,刘子平1,王家豪2,赵 地1,邹龙庆1
(1. 中国石油川庆钻探工程公司,四川 成都 610051; 2. 成都理工大学,四川 成都 610059;
Abstract:Due to the tight reservoirs in the Weiyuan shale gas block, the local development of natural fractures, and the strong reservoir heterogeneity, the conventional horizontal well staged fracturing technology cannot meet the productivity demand. To address the problem, taking Wei AH1 platform as an example, an integrated fracturing model for the Wei AH1 platform was established based on the technical idea of integrated geological engineering, geological property model and geomechanical model. The model was used to analyze the fracturing displacement, fracturing fluid volume, sand ratio, number of clusters, proppant ratio and injection method, and to determine the optimal parameters of fracturing operation. The research results were applied to 8 wells on the Wei AH1 platform, and the daily gas production was increased by 30% compared with that before the fracturing. This research can provide technical support for the integrated development of shale gas in Weiyuan Area. Key words:shale gas; volume fracturing; artificial fracture network; support area; Weiyuan Area
钻资料显示,威远地区页岩气储层为志留系龙马溪 组龙一 1 亚段优质页岩段。 由于受乐山 -龙女寺 古隆起的影响,厚度分布不均,一般为 0 ~ 600 m,向 威远的东南方向变厚,在威 AH1 平台达 448 m。 龙
密度、压裂液黏度和注入速率等因素对水力裂缝扩 一 1 亚段岩性以灰黑色页岩为主,自上而下颜色逐
3. Sunshine Energy Technology Co. , Ltd. of Chengdu University of Technology, Chengdu, Sichuan 610059, China; 4. Jieyang PetroChina Kunlun Gas Co. , Ltd. , Jieyang, Guangdong 515300, China)
不到预期改造效果。 为此,对威 AH1 平台进行压 1. 04 mD。
裂改造时,借鉴前人研究思路,基于三维地质模型 属性和三维 地 质 力 学 模 型, 建 立 了 一 体 化 压 裂 模 型,利用模型对施工排量、液量、砂比、压裂簇数和 加砂方式等参数进行优化分析。 将优化的结果运
2 威 AH1 平台一体化压裂模型
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第5期
蒋 海等:页岩气体积改造人工缝网优化设计
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鄂尔多斯盆地页岩气井,取得了较好的增产效果。 在吉木萨尔页岩储层开发中,结合弱面理论[13-14] , 通过 LRA、GRA 分析[15] , 明确了对改造效果影响 较为明显的工程参数。 Wigwe 等[16] 研究了支撑剂
Optimal Design of Artificial Fracture Network for Shale Gas Volume Stimulation Jiang Hai1 , Xiao Yang2,3 , Wang Dong4 , Liu Ziping1 , Wang Jiahao2 , Zhao Di1 , Zou Longqing1
/GPa 60.0
52.5 45.0 37.5 30.0
a
0.30 0.25 0.20 0.15
/MPa 75.0
72.5
70.0
67.5
65.0
b
c
图 3 三维地质力学模型
Fig. 3 The 3D geomechanical model
/MPa 90.0
85.0
80.0
75.0 d
/mm 10.0
GPa,泊松比为 0. 24 左右,最小水平主应力为 69
MPa 左右,最大水平主应力为 82 MPa 左右。
2. 3 威 AH1 平台一体化压裂模型
图 2 蚂蚁体天然裂缝分布模型
Fig. 2 The distribution model of natural fractures in ant body