页岩气水平井水力压裂应力阴影效应 Stress Shadow-RVS201412FT003
页岩水平井压裂裂缝延伸规律探究_以延长油田页岩气气藏为例
页岩水平井压裂裂缝延伸规律探究
——以延长油田页岩气气藏为例
关星
长江大学石油工程学院
摘要：水平井压裂能有效的提高页岩气藏水平井的产量，裂 缝延伸规律研究是水平井压裂技术的关键点之一。提出并研究 应力强度因子，裂缝端部的应力强度因子达到岩石的断裂韧性时 裂缝才开始延伸。以延长油田的现场数据为例，对常用的裂缝延 伸数学模型—二维模型、拟三维模型、三维模型进行对比分析，选 出最佳的延伸模拟模型。
表 3 计算结果比较
二维模型 （PKN）
拟三维模 型
三维模型
FracproPT 计算
裂缝半长/
m
324. 4
153
103
97
上缝高/m
21
58. 3
28. 92
39. 74
下缝高/m
20
52. 2
26. 64
35. 17
最大缝宽/ cm
1. 36
1. 13
0. 566
0. 932
平均缝宽/ cm
1. 208
表 1 油藏数据
层位
油藏参数
数值
有效厚度/m
41
产层
断裂韧性/(MPa·m0. 5)
杨氏模量/MPa 最小主应力/MPa
泊松比
1. 26
24653 29 0. 22
盖层
断裂韧性/(MPa·m0. 5)
杨氏模量/MPa 最小主应力/MPa
泊松比
1. 9
25622 34
0. 251
底层
断裂韧性/(MPa·m0. 5)
结论
1.当地层岩性不同时，裂缝延伸的规律会有很大的不同，塑 性较强的地层，比较容易出现早期脱砂的情况。
页岩气水平井不同压裂模式改造效果分析
页岩气水平井不同压裂模式改造效果分析刘吉【摘要】针对威远地区页岩气水平井的地质条件、压裂工艺、测试数据及生产数据进行分析,模拟压后裂缝形态及改造体积.选取2口水平井,分别采用“低黏滑溜水段塞式加砂”工艺和“低黏滑溜水+交联胶连续加砂”工艺,二者测试产量基本相当,但单井返排率、累计产量及最终可采储量相差较大.采用“低黏滑溜水段塞式加砂”工艺的水平井,压后裂缝形态更为复杂,改造体积更大,压裂效果更佳.【期刊名称】《重庆科技学院学报（自然科学版）》【年(卷),期】2018(020)004【总页数】4页(P24-27)【关键词】页岩气压裂;效果评价;改造体积;裂缝形态【作者】刘吉【作者单位】中国石油集团长城钻探工程有限公司地质研究院,辽宁盘锦124000【正文语种】中文【中图分类】TE357页岩气藏储层致密，孔渗条件差，一般通过大规模体积压裂工艺在页岩储层内建立有效的渗流通道，释放产能，从而最终实现高效开发[1]。
目前，国内页岩气藏开发所采用的压裂工艺主要借鉴国外成功开发经验[2]，对于压裂工艺在国内的适应性研究较少。
本次研究综合考虑了页岩气藏的地质与工程因素，在威远地区选择地质条件相近、压裂工艺不同的2口井，通过地质条件、施工参数、测试数据及生产数据等分析，模拟压后裂缝形态及压裂改造体积，以评价不同压裂工艺的改造效果，优选本地区页岩气藏适用工艺。
1 国外页岩气压裂工艺水平井多级分段大规模水力压裂是页岩气成功开发的关键工艺[3-4]。
通过数十年的实践，美国率先实现了页岩气商业开发，并形成了一整套适合页岩气藏开发的压裂工艺技术[5-6]。
1.1 水平井分段压裂技术北美地区页岩气开发常用的水平井分段压裂技术，主要包括桥塞分段压裂、封隔器分段压裂、同步拉链式压裂重复压裂等。
桥塞分段压裂技术主要流程是，先进行电缆泵送“桥塞+射孔”联合作业，再投球封堵已压裂井段，最后实施新井段压裂，重复以上步骤直至压裂完成。
与其他压裂方法相比，桥塞分段压裂技术可大幅提高作业效率。
南川页岩气田压裂水平井井间干扰影响因素及对策研究
油气藏评价与开发PETROLEUM RESERVOIR EVALUATION AND DEVELOPMENT2023年第13卷第3期南川页岩气田压裂水平井井间干扰影响因素及对策研究卢比,胡春锋,马军（中国石化重庆页岩气有限公司，重庆408400）摘要：随着页岩气开发不断深入，水平井实施压裂过程中邻井的干扰现象日益增多，对气田的产量、套管的安全、气井的管柱造成较大影响，有待明确压裂井间干扰的影响因素及降低干扰的治理对策。
采用井下压力监测的方式证实压裂井间干扰的矿场表现，通过生产动态跟踪分析及微地震监测结果基本明确井网井距、压裂改造强度、天然裂缝是影响压裂水平井井间干扰的主要因素。
对降低压裂干扰提出了压裂设计源头优化、采气井现场管理、生产运行调整3种治理对策，在现场应用中获得了较好的效果。
关键词：页岩气；矿场试验；井间干扰；治理对策中图分类号：TE371文献标识码：AInfluencing factors and countermeasures of inter-well interference of fracturinghorizontal wells in Nanchuan shale gas fieldLU Bi,HU Chunfeng,MA Jun（Sinopec Chongqing Shale Gas Co.,Ltd.,Chongqing408400,China）Abstract:With the continuous development of shale gas,the interference of adjacent wells is increasing during the fracturing of horizontal wells,which has a great impact on the production of gas fields,the safety of casings,and the string of gas wells.The influencing factors of the interference between fracturing wells and the countermeasures to reduce the interference need to be clarified.The field performance of fracturing interwell interference is confirmed by downhole pressure monitoring.Through production dynamic tracking analysis and microseismic monitoring results,it is basically clear that well spacing,fracturing transformation intensity,and natural fractures are the main factors affecting the interference between horizontal wells during fracturing.Three governance strategies have been proposed to reduce fracturing interference,including optimization of fracturing design source,on-site management of gas production wells,and production operation adjustment.These measures have achieved good improvement effects in on-site applications.Keywords:shale gas;field test;interwell interference;governance countermeasures南川页岩气田位于渝东南盆缘复杂构造带，生产目的层位为五峰组—龙马溪组页岩，地层压力系数小于1.3，属于常压页岩气。
页岩气压裂水平井生产数据分析方法_王军磊
r fD = ε
～ =－q D0 （ s ） 。
（ 3）
式（ 14 ） 可写为如下形式：
～ cosh 槡 u（ y eD － y D ± y wD ） 2h D x eD m D （ s） = + ～ q D （ s） usinh 槡 uy eD 槡 2x eD ∞ n πx D nπx wD nπx fD cos cos sin coshαn Σ x x x x eD π fD n = 1 eD eD
[
]
～ = sf（ s） m D0 。
（ 1）
气体的解吸扩散特性体现在 f（ s） 函数中， f（ s） = ω + σ（ 1 － ω） ［槡 λ s coth（ 槡 λ s ） － 1］/ λ s。 （ 2） 点源生产条件：
～ m D0 r fD ε→0 + 其中气体拟压力为：
页岩气封闭地层中压裂水平井渗流模型 假设沿裂缝的流量分布均匀， 裂缝半长为 x f ， 利
图1
页岩气体积压裂及压裂水平井简化模型
1． 1
封闭地层中变产量点源渗流模型 在原始条件下， 气体分子以吸附态的形式分布
形成游离气， 在基质中扩散至颗粒外表面， 通过窜流 作用流入裂缝系统， 最终在裂缝中形成以对流为主 的渗流流动。利用瞬时扩散模型求解解吸气体的扩 散作用
［12 ］
在基质颗粒表面， 在裂缝中为游离气。 随着开采的 气体分子逐渐从颗粒表面解吸 进行压力不断降低，
u + k2 π2 / x2 eD sin h 槡
。得到单条裂缝的压 力公式
～ m D （ s） =
lim 2 π r fD
(
)
∫
x wD +x fD x wD －x fD
页岩气水平井压裂效果影响因素分析
页岩气水平井压裂效果影响因素分析摘要：随着经济的快速发展，社会在不断的进步，页岩气勘探开发过程中，应用水平井的钻探，提高薄差储层的页岩气的产能。
基于页岩气的特性，采用水力压裂的方式，才能达到开发的条件。
对影响页岩气水平井压裂效果的因素进行分析，采取必要的应对策略，合理解决页岩气水平井的压裂技术问题，提高页岩气开发的效率。
关键词：页岩气水平井；压裂效果；影响因素；分析引言页岩气的储层具有低孔低渗的特点，采取水力压裂施工技术措施，提高储层的渗透性，达到开采页岩气的条件。
针对页岩气水平井的压裂技术特点，合理解决影响压裂施工效果的因素，提高水力压裂施工的效率，满足页岩气开发的技术要求。
1页岩气概述页岩气是一种典型的非常规天然气，在页岩气藏中，页岩地层既是气源岩也是储层及盖层，它是产自极低渗透率、富有机质的页岩地层中的天然气。
页岩气藏是以富有机质页岩为气源岩、储层或盖层，在页岩地层中不间断供气、连续聚集而形成的一种非常规天然气藏。
页岩气是指在富有机质页岩地层中，主要以吸附、游离状态为主要方式存在并富集的天然气。
它是天然气生成以后直接储存在富有机质的烃源岩层内，具有“原地”成藏的特点。
页岩气主体上以游离相态（大约50%）存在于裂缝、孔隙及其他储集空间中，吸附状态（大约50%）存在于干酪根、黏土颗粒及孔隙表面，极少量以溶解状态存储于干酪根、沥青质及石油中。
页岩气作为一种重要的非常规天然气资源，其特殊的赋存方式使之不受构造因素控制，因此，有人把它归属为“连续性气藏”。
2页岩气水平井的压裂施工页岩气属于非常规的天然气，储存在致密性的页岩中，开发的难度比较大，采取水力压裂技术措施，达到开采的条件。
针对页岩气水平井的压裂施工，采取最优化的水力压裂技术措施，才能达到预期的压裂效果。
针对页岩气的水平井采取清水压裂与同步压裂相结合的方式，提高水力压裂施工的效率，满足页岩气开发的需要。
清水压裂技术的应用，将减阻水作为压裂液，少量的砂作为支撑剂，应用于天然裂缝比较发育的页岩气井的压裂施工，达到压裂的施工效果，能够满足页岩气水平井压裂的技术要求。
页岩气水平井段内多簇裂缝同步扩展模型建立与应用
页岩气水平井段内多簇裂缝同步扩展模型建立与应用时贤;程远方;常鑫;许洪星;吴百烈;蒋恕【摘要】水平井分段多簇压裂技术是开发页岩气藏的核心技术手段,分析段内多裂缝同步扩展规律和进行段内簇间距优化设计对提升水平井压裂效果具有重要意义.基于多层压裂流量动态分配思想,考虑缝间应力干扰、射孔和摩阻压降损耗、滤失等影响建立多簇裂缝同步扩展数学模型,利用改进Picard法进行方程组求解并开展敏感性分析.研究结果表明,簇间距对多簇裂缝扩展的影响最为明显,当簇间距达到缝高高度时,缝间力学干扰则几乎可以忽略;簇间距越近,则整个缝簇系统受到应力干扰影响越为明显,而加大压裂液黏度则可以明显改变缝宽,一定程度上抵消应力干扰影响;地层滤失系数增加则会显著降低改造体积范围,射孔密度对缝簇扩展影响较小.提出的段内多裂缝扩展数值模型简化了数学建模步骤,综合考虑了影响裂缝扩展的岩石力学和工程因素,且计算速度快,精度可靠,可为水平井段内簇间距压裂优化设计工作提供技术支持.【期刊名称】《石油钻采工艺》【年(卷),期】2018(040)002【总页数】6页(P247-252)【关键词】页岩气;分段压裂;应力干扰;缝簇优化;流量分配【作者】时贤;程远方;常鑫;许洪星;吴百烈;蒋恕【作者单位】中国石油大学(华东)石油工程学院;中国石油大学(华东)石油工程学院;中国石油大学(华东)石油工程学院;中国石油川庆钻探工程有限公司长庆井下技术作业公司;中国海洋石油总公司研究总院;美国犹他大学能源与地球科学研究院【正文语种】中文【中图分类】TE377页岩气储层具有低孔、低渗等特征，通过水平井分段多簇压裂技术进行储层压裂改造是目前开发此类气藏的核心技术［1-2］。
美国六大页岩气藏水平井分段多簇压裂产能统计数据发现，压裂段内约有30%以上的压裂缝簇没有工业气流，即使在具有高产气量的压裂段内也存在6%～22%左右的无效缝簇［3］。
微地震等裂缝监测数据表明，簇间距设置不当引起的应力干扰会引起裂缝扩展受限甚至闭合，是造成压裂效果低下的根本原因。
页岩气藏水力压裂效果影响因素及评价
1931 水力压裂技术概况多级压裂是指通过限流和封堵球对对储层进行分段，然后逐级进行压裂的技术。
其能根据储层不同的含气特点对不同储层进行分段压裂，方法主要为连续油管压裂[1]。
该技术是水力压裂的重要技术之一，在美国页岩气的开发实践中，大多数都采用多级压裂和水平井二者相结合的技术，只有少部分井采用直井压裂的技术，从产量上来看，水平井多级压裂后的产量为直井压裂产量的7-10倍，而且，从长期来看，采用多级压裂技术更能提高页岩气单井产量。
多级压裂的主要特点表现为分段和多段压裂。
对于水平井段很长的井，多级压裂可以显著提高产量，并且可以根据目的层的不同含气情况优化压裂层位。
多级压裂技术不仅在国外，更是在国内涪陵区块获得了广泛应用。
清水压裂是指通过将减阻剂、支撑剂等许多不同类型的添加剂与大量清水混合后压入地层产生具渗流能力的裂缝，从而使储层获得工业气流的压裂措施。
岩层被压开后，支撑剂对岩层起到支撑作用，从而使裂缝保持张开状态，从而达到压裂作业的效果。
有实验表明通过在清水中添加支撑剂能明显改善不加添加剂的效果。
同时，清水压裂队页岩气层的伤害相比凝胶压裂液更小，这也更有利于后续的排采作业，从而通过更低的压裂成本来获得更高产量。
除了上述技术外，水力压裂的关键技术还包括水力喷射压裂、重复压裂技术以及同步压裂技术。
2 水力压裂效果影响因素影响水力压裂效果的因素有很多，包括储层特征因素、压裂材料及压裂工艺等。
下文将主要介绍储层特征因素[2]。
储层自身的特征主要包括粘土含量或脆性矿物含量、孔隙度和渗透率、有机质（TOC）含量、杨氏模量及泊松比以及天然裂缝的发育情况[3]。
脆性矿物含量，石英、方解石等脆性矿物含量越高，压裂时更容易产生诱导缝形成复杂的网状裂缝。
一般页岩孔渗较低时，压裂对储层的改造效果越好，也更容易改善页岩气的流动性，不过孔渗越低，游离气含量越低，压裂改造更多的是释放吸附在有机质和粘土矿物表面和孔隙中的吸附气。
页岩气藏体积压裂水平井产能模拟研究进展
页岩气藏体积压裂水平井产能模拟研究进展周祥;张士诚;马新仿;张烨【摘要】页岩气储层孔喉细小,渗透率极低,一般无自然产能,需借助水平井和体积压裂技术才能实现经济开发.国内外关于页岩气的研究多集中于地质评估和开发工艺,而适用于页岩气体积压裂水平井产能的理论研究相对较少.页岩气产能研究的关键在于多尺度渗流机制的准确描述和复杂裂缝网络的精细表征.通过广泛调研和分析,探讨了页岩储层多尺度渗流机制;总结了页岩气藏多裂缝水平井试井模型,阐述了不同模型关于流态划分、储层和裂缝参数评估的应用;系统介绍了页岩气数值模拟方法,包括常规数值模拟方法、离散裂缝网络模型方法及有限元方法,认为后两者是未来页岩气产能数值模拟的发展趋势.【期刊名称】《新疆石油地质》【年(卷),期】2015(036)005【总页数】8页(P612-619)【关键词】页岩气;体积压裂;水平井;产能【作者】周祥;张士诚;马新仿;张烨【作者单位】中国石油大学石油工程学院,北京102249;中国石油大学石油工程学院,北京102249;中国石油大学石油工程学院,北京102249;中国石油大学石油工程学院,北京102249【正文语种】中文【中图分类】TE375页岩气为产自极低孔隙度和渗透率、以富有机质页岩为主的储集岩系中的天然气[1-2]。
由于页岩气储层物性差，需要借助大型水力压裂技术制造复杂裂缝系统，才能实现工业化生产，因此，页岩气藏又被称作“人造气藏”[3]。
美国是全球页岩气开发最成功的国家，30多年大规模商业化开采积累了大量的现场经验，引领了该领域的技术革新；中国自2005年开展了规模性的前期探索，并借鉴北美经验，努力寻求页岩气产业的快速发展。
纵观国内外页岩气的发展历程，人们为成功开发这一潜在的巨大资源开展了大量的研究工作，主要集中在以下方面：储层的孔喉结构、岩石脆性及矿物成分、储层地化特征（有机质含量、热成熟度等）、气体存储及运移机制、压裂工艺技术、复杂裂缝扩展和压后产能预测。
页岩气水平井水力压裂应力阴影研究
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Nagel， 2011
应力阴影效应和微震事件：数值模拟
三维应力场为：裂缝间距、页岩力学性质、就地应力比的函数 连续元和离散元模拟的对比 Continuum vs. Distinct Element Modeling 水力压裂和应力阴影效应数值模拟： • FLAC3D（三维，连续元） • UDEC（二维，离散元）， Universal Distinct Element Code
Cheng, 2009
横缝 Transverse
纵缝 Longitudinal
中国压裂网
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Cheng, 2009
3平行裂缝在缝间距为100ft时的最小水平应力变化
中国压裂网
Fisher, 2004
应力阴影影响水平井横缝生长示意图
1. 如果射孔簇过密，应力阴影效应会使水力裂缝在压裂段的跟部和趾部发育 2. 应力阴影效应使裂缝延伸方向偏移，产生与主缝正交的次要裂缝，开成复 杂裂缝网络
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背景 Background
知
无知
更大的无知
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Fisher, 2004
《微地震监测优化Barnett Shale水平井完井》 基于Barnett Shale 11口井微地震监测分析，结论： 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 射孔簇位置与裂缝位置关系不大。 在一个压裂段内，一或两个射孔簇优于三或更多（应力阴影效应）。 水力裂缝与天然裂缝明显相互作用。 对于水平井，更大液体量并不必然增加裂缝网络长度和产量。 水力裂缝大多地遏制在Barnett下段和上段。 实时微震监测导致数个施工匆忙改变。 最初180天水平井产量比直井高2至3倍。 固井完井比未固井完井更不确定。 未固井完井似乎比固井完井更具统计上的产量优势在试验区。
页岩气井水力压裂技术及其应用分析
页岩气井水力压裂技术及其应用分析作者：张以宁来源：《中国科技博览》2015年第45期[摘要]页岩储层孔隙度小、渗透率低，页岩气井完井后需要经过储层改造才能获得理想的产量，而水力压裂是页岩气开发的核心技术之一。
在研究水力压裂技术开发页岩气原理的基础上，剖析了国外的应用实例，分析了各种水力压裂技术（多级压裂、清水压裂、水力喷射压裂、重复压裂以及同步压裂技术）的特点和适用性，探讨了天然裂缝系统和压裂液配制在水力压裂中的作用。
研究表明，中国现阶段页岩气勘探开发水力压裂应从老井重复压裂和新井水力压裂两个方面着手，对经过资料复查、具有页岩气显示的老井可采用现代水力压裂技术重复压裂；埋深在1 500 m以浅的有利储层或勘探浅井可采用氮气泡沫压裂，埋深在1 500～3 000 m 的井可采用清水压裂，埋深超过3 000 m的储层暂不考虑开发。
[关键词]页岩气开发技术储层改造水力压裂应用分析埋藏深度老井重复压裂中图分类号：P618.13 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）45-0359-011 页岩气井水力压裂技术及其适用性页岩储层厚度薄，渗透率低，水平井加多级压裂是目前美国页岩气开发应用最广泛的方式。
目前常用的技术有多级压裂、清水压裂、水力喷射压裂、重复压裂和同步压裂等。
在美国页岩气开发中使用过的储层改造技术还有氮气泡沫压裂和大型水力压裂，氮气泡沫压裂目前还使用在某些特殊条件的页岩压裂作业中，大型水力压裂由于成本太高，对地层伤害大已经停止使用。
1.1 多级压裂多级压裂是利用封堵球或限流技术分隔储层不同层位进行分段压裂的技术。
多级压裂能够根据储层的含气性特点对同一井眼中不同位置地层进行分段压裂，其主要作业方式有连续油管压裂和滑套完井两种。
多级压裂技术是页岩气水力压裂的主要技术，在美国页岩气生产井中，有85%的井是采用水平井和多级压裂技术结合的方式开采，增产效果显著。
多级压裂的特点是多段压裂和分段压裂，它可以在同一口井中对不同的产层进行单独压裂。
页岩气藏压裂水平井渗流数值模型的建立
页岩气藏压裂水平井渗流数值模型的建立
郭小哲;周长沙
【期刊名称】《西南石油大学学报（自然科学版）》
【年(卷),期】2014(000)005
【摘要】水力压裂后的页岩气藏水平井渗流区域内储层呈现复杂的裂缝网络形态，考虑解吸-吸附机理的单井渗流数值模型的建立对单井产能影响因素分析具有较强
的理论价值和现实意义，基于Warren-Root双重介质模型思想，建立了考虑解吸-吸附的基质渗流数学模型和裂缝渗流数学模型，并进行了差分离散方法的设计及
渗流方程的IMPES方法线性化处理，最后实现了通过Gauss-Seidel迭代编程模拟。
现场应用中，在页岩储层水平井压裂时的微地震结果基础上构建了地质模型，所建立的数值模型可分析压力、吸附气量、渗透率、地层物性等多个参数特征对生产的影响，并与页岩气产出规律相符，因此该简便模型可有效指导现场的工程设计及动态分析。
【总页数】7页(P90-96)
【作者】郭小哲;周长沙
【作者单位】中国石油大学北京石油工程学院，北京昌平 102249;中国石化东北油气分公司，吉林长春 130062
【正文语种】中文
【中图分类】TE33
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1.基于扩散的页岩气藏压裂水平井渗流模型研究 [J], 郭小哲;周长沙
2.页岩气藏压裂水平井不稳定渗流模型及试井分析 [J], 雷宇;曾彦;宁正福
3.考虑应力敏感的页岩气藏压裂水平井渗流模型建立与分析 [J], 郭小哲;周长沙
4.考虑应力敏感的页岩气藏压裂水平井渗流模型建立与分析 [J], 郭小哲;周长沙
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应力阴影效应对水平井压裂的影响
应力阴影效应对水平井压裂的影响才博;唐邦忠;丁云宏;杨振周;何春明;唐术华;陈春霞【期刊名称】《天然气工业》【年(卷),期】2014(034)007【摘要】为揭示水平井分段改造中的应力阴影效应及其影响因素,基于水平井分段体积改造理论,借鉴Bunger的应力场分析假设条件,从水平井单一横切缝入手,建立起了考虑应力阴影的应力场叠加数学模型并推导出数学公式,在此基础上得出简化的水平井多段应力阴影效应应力场模型.对应力阴影效应影响因素的分析结果表明:储层地质参数中杨氏模量、水平主应力差对应力阴影效应的影响大,而泊松比对其影响则很小;施工参数中施工排量对应力阴影效应的影响明显,在一定储层条件下,分段及簇间距越小,应力阴影效果对水平井裂缝附近其他裂缝的扩展产生应力阴影影响越大.利用该研究成果对现场实际水平井压裂进行了优化设计,微地震监测结果表明:利用应力阴影效应只压裂6段就实现了以往10段压裂的改造体积,较之以往减少压裂4段,节约成本在30％以上.这对合理利用应力阴影效应进行水平井体积改造裂缝尺寸设置及工艺参数优化具有重要的指导意义.【总页数】5页(P55-59)【作者】才博;唐邦忠;丁云宏;杨振周;何春明;唐术华;陈春霞【作者单位】中国石油勘探开发研究院;中国石油勘探开发研究院廊坊分院;中国石油华北油田公司;中国石油勘探开发研究院;中国石油勘探开发研究院廊坊分院;中国石油勘探开发研究院廊坊分院;中国石油勘探开发研究院廊坊分院;中国石油吐哈油田公司温米采油厂;中国石油吐哈油田公司鄯善采油厂【正文语种】中文【相关文献】1.应力敏感对低渗致密气藏水平井压裂开采的影响 [J], 郑爱玲;刘德华2.基于多场耦合效应的水平井压裂应力场分析 [J], 官兵;李士斌;张立刚;陈双庆;王业强3.基于多场耦合效应的水平井压裂应力场分析 [J], 官兵;李士斌;张立刚;陈双庆;王业强;;;;;4.阴影效应对柱状薄膜生长影响的动力学蒙特卡罗模拟 [J], 陈书汉5.水平井压裂储层应力场分布模拟方法 [J], 周晓华;孟文博;甘棣元因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
页岩气储层层理方向对水力压裂裂纹扩展的影响
页岩气储层层理方向对水力压裂裂纹扩展的影响孙可明;张树翠;辛利伟【期刊名称】《天然气工业》【年(卷),期】2016(036)002【摘要】页岩气储层具有不同于常规储层的层理结构,使得其水力压裂规律也与常规水力压裂有所不同.为研究天然层理方向对水力压裂过程中裂纹扩展的影响,利用三轴水力压裂实验系统进行了页岩水力压裂实验,并基于扩展有限元法开发了水力压裂起裂判据,建立了三维页岩气储层水力压裂计算模型,研究了层理方向对页岩储层水力压裂裂纹扩展的影响.结果表明:①页岩气储层水力压裂裂纹扩展规律由原地应力状态和层理面结构及强度共同决定,层理方向是水力压裂裂纹扩展方向的主控因素,若压裂后层理面法向拉应力先达到层理面抗拉强度,裂纹沿层理方向扩展,反之,裂纹则垂直于最小地应力方向扩展;②裂纹沿层理面扩展时,层理法向与最小地应力方向夹角增加,起裂和扩展压力增大,裂纹面积减小;③裂纹整体呈椭球非平面扩展,随着压裂液的注入,裂纹面积增加,地层总滤失率增加,裂纹扩展速度减小.压裂实验与模型计算所得的压裂裂纹扩展规律相吻合,从而验证了页岩气储层水力压裂模型的有效性.【总页数】7页(P45-51)【作者】孙可明;张树翠;辛利伟【作者单位】辽宁工程技术大学力学与工程学院;辽宁工程技术大学力学与工程学院;辽宁工程技术大学力学与工程学院【正文语种】中文【相关文献】1.含层理页岩气藏水力压裂裂纹扩展规律解析分析 [J], 孙可明;张树翠2.单轴加载条件下页岩层理角度对水力压裂缝扩展规律影响研究 [J], 万小乐;赫建明;郑博3.不同尺度岩体结构面对页岩气储层水力压裂裂缝扩展的影响 [J], 赵海军;马凤山;刘港;郭捷;冯雪磊4.层理对煤岩动态裂纹扩展分形特征的影响 [J], 龚爽;赵毅鑫;王震;周磊;杨达明;王文5.加载角度对层理页岩裂纹扩展影响的实验研究 [J], 杨国梁;毕京九;郭伟民;张志飞;韩子默;程帅杰因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
压裂参数对水平页岩气井经济效果的影响_李庆辉
收稿日期：20120408；改回日期：20121015基金项目：国家自然科学基金“超低渗透页岩多井多裂缝同步压裂机理研究”（51074171）作者简介：李庆辉（1985－），男，2008年毕业于中国地质大学（北京）勘查技术与工程专业，现为中国石油大学（北京）油气井工程专业在读博士研究生，主要从事页岩气钻井、压裂技术研究。
DOI ：10.3969/j.issn.1006－6535.2013.01.040压裂参数对水平页岩气井经济效果的影响李庆辉，陈勉，金衍，赵飞，姜海龙（中国石油大学，北京102249）摘要：采用产能模拟方法将净现值和内部收益率作为评价指标，对不同压裂参数下页岩气井的经济效果进行评价，研究不同压裂间距、压裂级数和加砂量对页岩气井经济效果的影响，结果表明：压裂的间距、级数和加砂量对开发的效果影响显著；压裂间距并非越长越好，当压裂级数和加砂量较少时，短水平段密集压裂反而更易获利；压裂级数通过改变单级压裂的控制体积和支撑剂密度影响产能和收益情况；加砂量通过支撑剂密度改变渗流通道环境，影响最终产量，存在最优铺砂密度并与前2项因素共同影响最终经济效果。
实际钻、完井方案制订时，应考虑上述3种工程因素的综合影响，制订最优开发方案。
关键词：页岩气；经济评价；产能模拟；压裂参数；净现值；内部收益率中图分类号：TE322文献标识码：A文章编号：1006－6535（2013）01－0146－05引言页岩气是未来能源的重要接替者。
2010年北美已圈定的非常规页岩油气盆地首次突破70个，美国页岩气产量为1.36ˑ1011m 3，占总天然气产量的23%以上，预计至2035年这一比例将增至46%，届时将有近50%的天然气产自页岩。
2011年EIA 最新数据显示，全世界页岩气可采储量约为7.20ˑ1013m 3，中国约为3.60ˑ1013m 3，储量居世界第一［1］。
当前能源供需突出的情况下，页岩气开发对中国乃至世界各国均具有重要意义［1－3］。
页岩气水平井多级压裂过程中套管变形研究综述
页岩气水平井多级压裂过程中套管变形研究综述席岩;李军;柳贡慧;曾义金;李剑平【摘要】针对页岩气水平井多级压裂过程中出现的套管变形问题,运用力学实验手段以及数值分析方法,计算了多级压裂过程中套管强度以及应力变化,研究了环空束缚流体、岩性界面、温压交变、地层滑移对套管应力以及应变的影响.研究表明:页岩气井压裂过程中套管变形以剪切变形和挤压变形为主,变形点具有从趾端到跟端不断增多的分布特点,且部分位置变形情况随时间推移不断加剧;环空束缚流体、岩性界面显著提升了套管应力,但不是导致套管应力超过屈服强度的充分原因;套管应力超过屈服强度后,温压交变将会加剧挤压变形程度;断层沿天然裂缝或层理弱面滑移导致套管发生剪切变形,增加套管厚度或者采用分段固井方式有利于降低套管剪切变形风险.研究成果可为压裂过程中套管完整性设计及控制提供参考,具有重要理论和工程意义.【期刊名称】《特种油气藏》【年(卷),期】2019(026)001【总页数】6页(P1-6)【关键词】套管变形;多级压裂;热-流-固耦合;温压交变;地层滑移【作者】席岩;李军;柳贡慧;曾义金;李剑平【作者单位】中国石油大学,北京 102249;中国石油大学,北京 102249;中国石油大学,北京 102249;北京工业大学,北京 100022;中国石化石油工程技术研究院,北京100029;中国石油测井有限公司,陕西西安 710000【正文语种】中文【中图分类】TE3570 引言水平井技术和多级压裂工艺是页岩气开发的主要手段[1-7]。
水平井较长的水平段使得储层力学性质沿井筒方向变化差异大，多级压裂施工使得套管压力、温度剧变，导致水平段套管处于复杂、极端的力学环境中，极易发生变形[8-15]。
目前，美国、加拿大和中国在页岩气井压裂过程中均出现了套管变形，导致施工作业成本增加、单井产能降低。
针对该问题，国内外学者开展了研究：沈新普[16]认为，压裂时的高内压是诱发套管变形的决定因素；Lian、于浩等[17-20]指出，压裂过程中地应力的重分布诱发了套管变形；蒋可、李黔等[21]认为，套管偏心和水泥环缺失导致应力集中超过套管屈服强度，进而导致套管变形；田中兰、Yan、Xi等[22-24]指出，环空束缚水体积收缩和压力剧降导致套管内外压力失衡进而引发套管变形；Liu、高德利等[25-26]认为，压裂液进入套管与水泥环之间的微环隙，温度和压力交变作用下易形成局部载荷压迫套管变形；陈朝伟[27-28]等经研究得出，断层和层理发育是套管剪切变形的内因、水力压裂是外因的结论；高利军[29-30]等分析了套管剪切变形时裂缝倾角、套管壁厚等因素对套管变形的影响。
多级水力压裂应力阴影效应的数值分析
多级水力压裂应力阴影效应的数值分析
宋进鑫;郁航;王雅亭;陈佳亮;鞠杨
【期刊名称】《矿业科学学报》
【年(卷),期】2024(9)3
【摘要】多级水力压裂作为储层改造的主要技术手段,广泛用于提高致密油气藏的气体产量。
裂缝在扩展过程中的应力阴影效应对于有效连通储层的天然裂缝并形成有利于油、气体流动的复杂裂缝网络至关重要。
本研究采用了自适应的有限元-离散元方法,通过改进网格自动细化和识别多个裂缝扩展模拟含天然裂缝储层的多级水力压裂。
数值模型中考虑了水力裂缝、天然裂缝和微观孔隙结构的相互作用,整合了非线性的Carter滤失模型来描述多级压裂过程中压裂液的滤失效应。
引入了理想平行板流的支撑剂运输方程,并采用了达西定律来分析裂缝网络中的流体渗透效应。
通过比较无裂缝均质模型和天然裂缝模型的裂缝网络和流体流动,评估了天然裂缝对多级压裂裂缝行为和气体产量的影响。
研究为确定和优化致密气藏中压裂簇间距提供了一种新的方法。
【总页数】8页(P475-482)
【作者】宋进鑫;郁航;王雅亭;陈佳亮;鞠杨
【作者单位】中国矿业大学(北京)力学与土木工程学院;深圳大学土木与交通工程学院;煤炭精细勘探与智能开发国家重点实验室
【正文语种】中文
【中图分类】TD83
【相关文献】
1.应力阴影效应对水平井压裂的影响
2.斜井及水平井在不同构造应力场水力压裂起裂研究
3.水力喷射多级压裂中水力封隔效果的数值模拟
4.水平地应力差对周期注水应力改造水力压裂影响的试验研究
5.水力压裂裂缝相互干扰应力阴影效应理论分析
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页岩油水平井组压裂动态应力场研究
页岩油水平井组压裂动态应力场研究赵海峰;王腾飞;李忠百;梁为;张涛【期刊名称】《油气藏评价与开发》【年(卷),期】2024(14)3【摘要】水平井组开发页岩油是基于水平单井压裂局限性提出的新型压裂方式。
在水平井组压裂过程中,由于存在多口井和多条人工裂缝,且裂缝周围应力变化和井间地应力分布复杂,这种复杂的应力变化将进一步影响裂缝的扩展形态。
因此,深入研究水平井组中不同压裂方式下应力场的变化机理和规律对于控制裂缝形态和提高裂缝复杂度具有重要意义。
针对页岩油储层压裂改造过程中应力分布问题,通过构建水力压裂数值模型,系统地研究水平井组不同压裂方式下应力场的变化机理和规律以及裂缝扩展后的应力场变化规律,并基于裂缝的形态特点进行了压裂效果的定量评价。
研究表明:①同步压裂布缝方式可以有效影响井间地应力的变化,相较于正对布缝方式,交错布缝方式在井间产生的诱导应力提高了24%,并在相同井距下更容易引起井间地应力转向;②交错布缝方式下所形成的裂缝形态更为优越,压裂效果更为显著,交错布缝能有效提高裂缝的长度和宽度,使裂缝表面积和体积增大了4.6%和21.1%;③拉链压裂所形成的裂缝形态更为优越,压裂效果优于同步压裂,进一步增大了裂缝长度和宽度,使裂缝总表面积和总体积增大了1.3%和0.1%。
【总页数】13页(P352-363)【作者】赵海峰;王腾飞;李忠百;梁为;张涛【作者单位】中国石油大学(北京)石油工程学院;中联煤层气国家工程研究中心有限责任公司;中石油煤层气有限责任公司【正文语种】中文【中图分类】TE33【相关文献】1.页岩水平井重复压裂现地应力场计算方法2.新疆吉木萨尔页岩油藏压裂水平井压裂簇数优化研究3.页岩油水平井压裂渗吸驱油数值模拟研究4.页岩油双水平井逐级加密压裂辅助重力开采研究5.陆相页岩气水平井压裂分簇参数优化及应用以延长探区山西组陆相页岩为例因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
页岩气多段压裂水平井不等长裂缝定量评价方法研究
页岩气多段压裂水平井不等长裂缝定量评价方法研究
曹海涛;李南颖
【期刊名称】《科技通报》
【年(卷),期】2024(40)3
【摘要】页岩气井的压裂改造效果受储层地质、岩石力学性质和地应力等多重因素综合影响,微地震监测和产液剖面测试均显示单井各段改造效果差异较大。
为精细评价气井产能,需快速、准确地评价单段的改造效果,本文基于注入压降试井理论对单段压后停泵压降数据进行分析,建立页岩气压裂井不稳定渗流数学模型,获取停泵后压力和压力导数的双对数曲线,从曲线形态和解释参数对单段压裂的改造效果进行定量评价。
实例应用结果表明:该方法的解释结果与微地震监测以及G函数分析结果基本吻合,验证了该方法的准确性。
该方法可有效实现单段缝长的定量评价,为准确开展数值模拟提供基础,同时也为井距的优化调整提供技术支撑。
【总页数】5页(P15-18)
【作者】曹海涛;李南颖
【作者单位】中国石化西南油气分公司勘探开发研究院
【正文语种】中文
【中图分类】P618.13
【相关文献】
1.温度作用影响套管抗挤强度的定量评价方法——以页岩气水平井大型压裂施工为例
2.考虑邻井干扰的页岩气多段压裂水平井数值试井方法
3.页岩气水平井分段压
裂优化设计方法——以川西页岩气藏某水平井为例4.基于有限体积方法的页岩气多段压裂水平井数值模拟5.深层页岩气水平井压裂异步起裂裂缝延伸模拟与调控
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应力阴影
应力阴影 Stress Shadow 1. Sneddon （1946）最早研究了裂 缝附近的应力分布 2. 应力场的变化，主要是最小水平应 力Shmin的增大，被称为应力阴影效 应（stress shadow effect）或简 称为应力阴影（stress shadow）
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水力压裂和应力阴影
Damjanac, B., I. Gil, M. Pierce, M. Sanchez-Nagel, A. Van As, and J. McLennan, 2010, “A New Approach to Hydraulic Fracturing Modeling in Naturally Fractured Reservoirs", Paper ARMA 10-400 presented at ARMA 44th U.S. Rock Mechanics/5th US-Canadian Rock Mechanics Symposium, Salt Lake City, UT, USA, June 27-30. A worldwide survey on fracturing pressures by the Delft Fracturing Consortium (Papanastasiou, 1997), indicated that net pressures encountered in the field commonly are 50% to 100% higher than their corresponding values predicted by conventional fracturing simulators. The implementation of hydraulic fracturing operations in naturally fractured rocks has not been accompanied by modeling techniques tailored specifically for this kind of formations. In most cases, such models undergo a period of “calibration”, in order to reproduce the results obtained in the field.
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Fisher, 2004
应力阴影效应影响距离约为缝高的1.5倍 利用微震或测斜仪裂缝监测等方法研究也已经有10年。
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Fisher, 2004
《微地震监测优化Barnett Shale水平井完井》 基于Barnett Shale 11口井微地震监测分析，结论： 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 射孔簇位置与裂缝位置关系不大。 在一个压裂段内，一或两个射孔簇优于三或更多（应力阴影效应）。 水力裂缝与天然裂缝明显相互作用。 对于水平井，更大液体量并不必然增加裂缝网络长度和产量。 水力裂缝大多地遏制在Barnett下段和上段。 实时微震监测导致数个施工匆忙改变。 最初180天水平井产量比直井高2至3倍。 固井完井比未固井完井更不确定。 未固井完井似乎比固井完井更具统计上的产量优势在试验区。
Cheng, 2009
应力场的改变形成“屏障”（barrier to fracture propagation）， 阻止裂缝延伸
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研究历程
2011
Nagel 数值模拟+微震监测
2004
Fisher 微震监测揭示应力阴影效应
1989
Warpinski “改变应力压裂 Altered-stress Fracturing”
1946
Sneddon 裂缝附近应力场分布
应力阴影效应已经被讨论了 15 年，利用微震或测斜仪裂缝监测等方法研 究也已经有10年； 过去重点为长期生产/注水作业，当前焦点是水平井完井和压裂设计优化
2004 2009 2010 2011 2012 2013
注：共统计25篇英文论文
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Warpinski, 1989
Warpinski, Norman R., et al: “Altered-Stress Fracturing”. SPE paper 17533, JPT, September 1989, pp 990-997.
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/forum.php?mod=viewthread&tid=1136&extra=page%3D1
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1. 同步压裂裂缝沟通的讨论
MicroSeismic Inc., 2014
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1. 同步压裂裂缝沟通的讨论
大连理工大学 李宏 教授， 岩石力学
应力阴影 Stress Shadow
Fracman 2014.12.05
DOC. NO.: RVS201412FT003 A Rock Vision Solutions Service
本文档及对应视频下载地址： /forum.php?mod=viewthread&tid=1172
Cheng, 2009
横缝 Transverse
纵缝 Longitudinal
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Cheng, 2009
3平行裂缝在缝间距为100ft时的最小水平应力变化
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近10年Stress Shadow 论文
关于 Stress Shadow 的论文数量统计
9 8
Nagel
7
6 5 4 3 2 1 0
Fisher
Cheng
论文数量
2. 关于应力阴影的学术报告
第二届页岩气国际学术研讨会， 北京， 2014.12.05-07 中国石油大学 陈勉 教授 《中国川渝地区页岩气开发中的几个岩石力学问题》 观点一： 井壁稳定性：页岩地层不连续，微裂缝+层理：针对强水敏页岩地层井壁失 稳机理与对策提出了：“井壁围岩裂缝萌生、发展、贯穿解体模型”新概念 观点二： 压裂地质力学 （1）地应力精细描述 DRA-Kaiser （2） 脆性评价：脆性与弹性没关系，有 关系也是经验性的，不能用声波测井去测量，举个例子：巧克力在太阳底下 比较软，放冰箱时就比较脆，但成份没有变化 （3）声发射实验 （4）水力 裂缝与天然裂缝的关系：能不能穿透 终止或沿裂缝延伸 （5）应力阴影：研 究透应力阴影问题，可能在压裂施工中不是按照设计的第1、2、3、4段的 顺序压裂，而是现场调整为1、3、2、4的顺序压裂取得更好的结果。
论文内容：
主要研究缝高 小型压裂测试 mini-frac 有限元法 Finite-element calc. 没出现 stress shadow字样 但提出 altered-stress concept 该研究可防止压到上覆水层
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Sneddon, 1946
分析（Sneddon和Elliot, 1946）和数值（Roussel, 2011）应力分布
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通道压裂增产效果比滑溜水压裂和复合压裂更好。
复合压裂增产效果好于滑溜水压裂。
当使用通道压裂技术的时候，所用支撑剂的影响提高了。 更高的支撑剂浓度（最大支撑剂浓度）和更高的平均支撑剂浓度（总的 支撑剂体积除以总的总的泵送压裂液体积）都能提高井的产量。 射孔簇之间的间距太近对增产效果有阻碍作用，特别是在滑溜水压裂中。
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大纲 Outline
背景 Background
Frac-China
原理及历史 Theory & History
研究方法 Methods 压裂应用 Applications 论坛相关资料下载
背景 Background
知
无知
更大的无知
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1. 同步压裂裂缝沟通的讨论
Halliburton, 2013
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Fisher, 2004
应力阴影影响水平井横缝生长示意图
1. 如果射孔簇过密，应力阴影效应会使水力裂缝在压裂段的跟部和趾部发育 2. 应力阴影效应使裂缝延伸方向偏移，产生与主缝正交的次要裂缝，开成复 杂裂缝网络