重复压裂应力场分析
浅析低产井重复压裂技术应用
一、重复压裂技术的基本原理与主要问题对低产油气井实施压裂改造可提升产能，但初次压裂完成后，外界环境和地层压力等因素会破坏储层原有的地应力环境，特别是在重复压裂作业中，首次压裂的裂缝周边会出现程度不一的诱导应力场，加上之前的储层地应力共同作用，造成储层压裂区域内形成协同应力场。
在协同应力场中，井筒会再次定向，随着地层压力逐步减小，应力方向也会相应改变，特别是原来水平地应力较大储层压力的会出现明显下降。
地应力环境改变后，初期水平方向最小的主应力不断增大，会进一步改变重复压裂裂缝的方向，反复实施压裂作业后强制性的裂缝会逐步向重复裂缝方向发展。
面对这种情况，对初期裂缝的最佳处理方式就是借助化学转向剂辅助作业，在裂缝内静压高于水平方向压力值后，裂缝方向会发生偏移而形成一条新的裂缝，从而在储层中打开一条新的油气流通道。
为持续提升油井产能，在新裂缝的压裂中，可以有效利用油气富集区进行裂缝转向压裂作业，促使形成新的有效产能接替区。
当前，随着压裂作业技术的进步，裂缝转向技术也得到长足发展，特别是多缝转向压裂、暂堵体积压裂和暂堵酸压裂等，均能实现低产油井增产的目的。
但是，裂缝转向压裂对加入转向剂的时间要求较高，不能过快或过慢的加入，否则均会对压裂作业产生不良影响。
二、强制裂缝转向压裂技术1.压裂原理根据岩石力学原理，人工裂缝是沿着水平方向上的最大主应力方向延伸的，因为压裂中储层存在着首次压裂裂缝、邻井裂缝影响以及地层的压力的复杂性，都对压裂裂缝的方向产生不同影响。
重复压裂有利于通过开启新的油气流通道提升产能，通过裂缝转向达到增加压裂改造体积和延伸到储层更大面积的目的，能更好地疏导储层、增加油气流导流性。
对强制性裂缝实施压裂转向中，为确保压裂作业顺利实施并达到裂缝转向的最高限压，必须在压裂作业前分析重复压裂的作业目的，坚持目标导向对重复压裂层的最大和最小主应力差值进行科学计算。
压裂作业中，前置液环节中第一次压裂作业时，必须确保及时将水溶性转向剂添加到裂缝中，辅助裂缝周边出现升压状况，井口压力无法承担后会出现停泵，重启压裂泵后就能明显增强裂缝内部压力，在达到新裂缝产生的压力条件后，强制裂缝就会出现转向，也就压裂出了新的油气通道。
低渗透油气田重复压裂诱导应力场模拟研究
增产的重要措施。重复压裂井 中的应力场分布决定
了新裂 缝 的启 裂 和延 伸 。新 裂 缝 的 重新 定 向受 多种
因素影响 ｎ 。但无论是应力重新定向还是剪切应力
变 化 所 引起 的岩石 剪 切 破裂 ，裂 缝 沿剪 切 面 延伸 重 新 定 向最 基 本 的控 制 因素 总 是 原 地 应 力 场 的变 化 ， 影 响 重新 定 向的 因素 主 要有 人 工 裂缝 、孑 隙 压力 变 Ｌ 化 、地 层 温 度 变化 。笔 者拟 应 用 弹性 力 学 、孔 隙弹 性 理论 以及 热 弹性 理 论建 立 相 应 的诱 导 应力 场数 学 模 型 ，并 用 Ａ Ｓ Ｓ Ｎ Ｙ 软件进 行求 解 。
３０ ／ ａ ｒｌ ａ ｅｈ ｏ ｇ Ｎ ｔ ａＧ ｓ ｃｎ ｌ ｙ ｕ Ｔ ｏ
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总第 １ 期 ９
天然气技术 ・ 钻井工程
．
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缝面 上应 力 为 ｐ ，且无 穷远 处应 力 为零 。
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平 面 上 的剪 切 应 变 ； 为 泊 松 比 ；Ｅ为 弹 性 模 量 ， 此 模 型 的边 界 条 件 是 裂 缝 面 上 没 有 剪 切 应 力 ，
式中： 、Ｏ分别为 方 向的应力 ，Ｍ ａ 为平 ｒ ＂ 、ｙ Ｐ；
面上 的剪切 应 力 ，ＭＰ ；／ ａ Ｚ 为 方 向 的位 移 ； 为 ｙ 方
不考虑构造 、储层几何形态等影响 ，对上式进
行求 导 得 到 ：
ｄ＂ （ ｏ ＝
１ 一
向的位移 ；ｓ 、 分别为 、 方 向的应变 ；
低 渗 透 油 气 田重 复 压 裂 诱 导应 力场 模 拟 研 究
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结果分布图－ 2.油井生产变化压力场
初始时刻压力分布 第一个时间步的压力分布
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第二个时间步的压力分布
有限元离散，建立等效积分方程
B K g g g P W d W Q g d W 1 g p g p t t d 0
根据Galerkin方法，方程中的流体孔隙压力用几何域 上有限个结点的压力表示为，依据Galerkin理论，渗 流方程的近似方程为：
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二、前言
重复压裂技术最早50年代出现在美国，美国近30% 的压裂属于重复压裂；国内60年代起也开始进行重复 压裂。由于受当时技术与认识水平限制，一般认为重 复压裂是在原有水力裂缝上的进一步延伸或者重新张 开已经闭合的水力裂缝，且施工规模必须大于第一次 压裂作业的2~4倍，才能获得与前次持平的产量，否则， 重复压裂是无效的。到了80年代中后期，随着油气价 格变化和现代水力压裂技术的发展，国外又将重复压 裂作为一项重要的技术研究课题，从重复压裂机制、
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采油井重复压裂裂缝失效原因分析及处理
采油井重复压裂裂缝失效原因分析及处理随着采油井生产量的不断增加，有时需要对井筒进行重复压裂。
然而，有时会发现重复压裂后裂缝的产能并没有大幅度提升，反而不如第一次压裂。
这是为什么呢？本文将分析采油井重复压裂裂缝失效的原因，并提出相关处理方法。
1. 原因分析1.1 裂缝之间的干扰效应在重复压裂时，裂缝可能会与上一次压裂产生的裂缝重叠或相交，导致裂缝失效或互相干扰。
因此，在重复压裂之前，必须对井筒进行清洗和压裂前的检查，以确保上一次压裂的裂缝已经达到理想的稳定状态。
1.2 压裂参数过于激烈在重复压裂过程中，如果压裂参数过于激烈，例如过高的压力或长时间的施工，这可能会破坏之前的裂缝，导致裂缝的连接中断或失效。
因此，必须根据之前的压裂数据，调整好压裂参数来保证裂缝的稳定性。
1.3 压裂液浓度和种类的变化重复压裂需要使用新的压裂液进行注入，而可能因此导致新旧压裂液浓度和种类的不同，这可能会影响裂缝的形成和稳定。
因此，需要针对新的压裂液特性作出相应调整，以确保裂缝的产生和稳定。
2. 处理方法针对上述原因，为了避免采油井重复压裂裂缝失效，我们可以采取以下措施：2.1 裂缝诊断通过利用多种现代井下测试技术，如压耳测试、测量压力和温度、产量测试等，对井下情况进行评估，并对之前的裂缝进行检查，判断其是否已达到稳定状态，以便确定是否可以进行重复压裂。
同时，可以通过裂缝的性质和分布等信息，为后续处理提供基础数据。
2.2 压力控制在重复压裂过程中，控制压力是非常重要的。
在保证新的裂缝产生的同时，需要避免破坏之前的裂缝。
因此，根据之前的压裂数据，合理安排压力参数、注水参数，以控制压裂液的流动速度和施工周期等。
此外，采用实时监测技术，监测井壁裂缝情况，避免过度压力导致的空穴和裂缝失效。
2.3 压裂液调配与对比对比检验旧压裂液和新压裂液的性质和成分，例如密度、黏度、化学成分和离子含量等，调整压裂液配比，以确保新的压裂液与之前的压裂液相似，避免新旧压裂液混合带来的裂缝失效。
采油井重复压裂裂缝失效原因分析及处理
采油井重复压裂裂缝失效原因分析及处理采油井重复压裂是一种常用的增产技术，但在实际应用中存在着裂缝失效的问题。
裂缝失效可能导致产能降低、废弃压裂剂残留、地面设备受损等不良后果。
对于采油井重复压裂裂缝失效的原因进行分析，并提出相应的处理方法，具有重要的理论和实践意义。
采油井重复压裂裂缝失效的原因主要包括地层力学特性、井筒工程技术、压裂液参数等多方面的因素。
地层力学特性是裂缝失效的主要原因之一。
地层的应力状态、裂缝的长度、断裂面的摩擦特性等都会影响裂缝的失效。
当地层的应力状态变化，例如由于降低裂缝密度、增加裂缝长度等，都可能导致裂缝的失效。
此时，裂缝可能会闭合或扩张，从而导致压裂剂无法进入或停留在裂缝中，使压裂效果降低。
井筒工程技术也是裂缝失效的重要因素之一。
井筒钻探和完井过程中的操作不当，例如井壁稳定性差、套管配合不良等，都可能导致裂缝失效。
井筒的完井方式以及油藏压力的变化也会引起裂缝失效。
在井筒工程技术方面，需要加强井壁稳定性控制、提高套管质量、合理选择完井方式等，以减少裂缝失效的风险。
压裂液参数对裂缝失效也有一定影响。
压裂液参数包括密度、黏度、流变性等，这些参数的选择和控制直接影响着裂缝的形成和稳定。
如果压裂液参数选择不当，例如黏度过高、密度过低等，都可能导致裂缝失效。
在选择和设计压裂液时需要考虑地层特性和裂缝失效的风险，以减少裂缝失效的可能性。
对于采油井重复压裂裂缝失效的处理，可以采取以下方法：1. 加强地层力学研究，提前评估裂缝失效的风险。
通过地震勘探、岩心分析等手段，了解地层力学特性的变化情况，评估裂缝失效的可能性，从而有针对性地设计压裂方案，减少裂缝失效的风险。
2. 优化井筒工程技术，提高井筒完整性。
加强井壁稳定性控制，提高套管质量，合理选择完井方式，减少井筒工程技术带来的裂缝失效风险。
3. 根据地层特性和裂缝失效的风险，选择合适的压裂液参数。
通过控制压裂液的密度和黏度，调整压裂液的流变性，从而达到裂缝形成和稳定的目标。
重复压裂总应力场计算模型
重复压裂总应力场计算模型肖阳;王腾飞;赵金洲;胡永全;罗银富【摘要】定量描述垂直裂缝并重复压裂前各种因素产生的诱导应力场分布状况计算模型的研究还不完整,为此系统地研究了引起垂直裂缝井重复压裂前原地应力场变化的主要因素,建立了重复压裂时的总应力场计算模型;综合应用渗流力学、岩石力学和热力学理论,建立了热-流-固三场耦合应力场计算模型.该模型对耦合渗流方程、耦合温度场方程采用有限差分法求解,对岩土变形方程则采用有限元法求解,并采用显示交替求解方式将其结合起来整体求解,可以得到热流固三场耦合作用下油/水井生产/注入引起的应力场变化,实现了对垂直裂缝并重复压裂前由于长期生产/注入活动产生的诱导应力场的定量分析和模拟,为现场实施压裂改造提供了指导.【期刊名称】《石油钻采工艺》【年(卷),期】2009(031)003【总页数】4页(P90-93)【关键词】重复压裂;应力场;诱导应力;三场耦合【作者】肖阳;王腾飞;赵金洲;胡永全;罗银富【作者单位】西南石油大学油气田开发重点实验室,四川成都,610500;西南石油大学油气田开发重点实验室,四川成都,610500;西南石油大学油气田开发重点实验室,四川成都,610500;西南石油大学油气田开发重点实验室,四川成都,610500;中国石油大学石油工程教育部重点实验室,北京,102249【正文语种】中文【中图分类】TE355自1946年开始，水力压裂技术就不断发展并逐渐成为油气井的一种主要增产措施。
1987年美国能源部在多井试验中进行改变应力的压裂试验，首先证明了地应力场受临井裂缝的影响［1］；Dowell公司根据试验和模拟地应力研究认为，地层中存在的支撑裂缝将改变井眼附近应力分布，使重复压裂裂缝的起裂方位垂直于初次裂缝方位，离开井眼一定范围再发生转向，以平行于初次裂缝方位延伸［2］；Bruno和Nakagawa用实验证明，孔隙压力的改变也会影响新裂缝的重新定向［3］；Elbel 和Mack 用一套完全耦合的二维数值模型表明了在前次裂缝周围孔隙压力随时间的变化，并继续发展了他们以前的工作，研究了地层参数各向异性对重复压裂的影响［4］；Boone 等人通过数值模拟的手段表明，由于裂缝所引起的局部孔隙压力对裂缝发育方向的影响在渗透率各向异性油藏有所改变［5］。
采油井重复压裂裂缝失效原因分析及处理
采油井重复压裂裂缝失效原因分析及处理摘要：传统的油田开发技术并不能有效地帮助采油工作的顺利进行，因此目前很多的企业都使用了重复压裂的技术，虽然在一定程度上解决了采油的问题，但是却又引发了产生了裂缝的问题，阻碍了采油的进程。
本文主要描述了具体有哪些原因是使用了重复压裂技术而导致的裂缝以及如何有效地解决这些问题的措施，让更多地人了解到裂缝对油田开发的不良影响。
关键词：采油井；重复压裂裂缝；失效原因；处理方式前言：随着一些采油技术的不断更新，采油井重复压裂技术成为了目前使用率最高的技术，同时也是具体实施效果最好的一项技术。
可是由于一些外部与内部的因素，如：堵塞问题等，使得此技术出现了失效问题，从而导致采油效果不佳，下文就主要描述了这些问题以及具体的处理方式。
一、失效的原因（一）形成了很多污垢并沉积由于采油的环境有所不同，可能处于酸性、碱性或者温度高低不一致的环境下，同时采油需要使用到很多的仪器，不仅仅是采油时的设施，还有运输和装载的设备等，但是这些设备处于不同的环境中时会形成一些难溶物质并沉积下来，这些污垢通常是在处理岩石裂缝等时产生的。
由于外界环境与时间的影响，使得这些沉淀物越来越多，同时和外界接触时间过长，还会发生一些反应，导致出现一些腐蚀与堵塞问题，进而破坏了仪器设备的质量性。
这些结垢的形成过程中，会出现很多的变化，如：脱离水的溶解之后，表面会出现盐类分子等。
2.微粒的影响主要是会发生堵塞的问题，是由于哪些地面上的黏土会在泥质胶结储层形成污垢物进而沉积下来。
微粒的变化主要存在地层水中，这些水中含有一定的微量元素，地层水以外的外界水又会影响这些元素，使得其本身的矿化度受到影响而变化，水的酸碱度又会影响地层水中的正离子。
因为水层周围的粒子不发生迁移的现象，水中的一些粒子就会慢慢的累积到一起，进而产生堵塞的现象，直接影响到地层水流动很缓慢。
2.化学物质的影响主要是会受到磷的影响。
PH值等于数值7周围时最不低于磷在沉积物的释放，而水质处于酸性和碱性的环境下时有利于磷的释放。
重复压裂气井三维诱导应力场数学模型
重复压裂气井三维诱导应力场数学模型为了探索重复压裂气井产能提升的机理，本研究基于三维地质构造和深部应力分布情况，建立了重复压裂气井的数学模型，研究了重复压裂对气井的微观改造效果，从而揭示了压裂产生的应力场变化规律。
本文重点阐述了重复压裂气井的三维诱导应力场数学模型。
1. 三维地质构造模型在建立数学模型之前，首先需要建立相应的地质构造模型。
本文选取了典型的沉积盆地作为研究对象，采用地质剖面法和测井曲线法，绘制了地质构造剖面图和地层分布图。
根据图中信息，可以将地质构造分为主要分层和剪切构造两类。
主要分层构造中，各层位于不同深度，形成层状结构；剪切构造则形成了各向异性构造。
在数学模型中，需要将地质构造离散化为某一坐标系下的节点集合，每个节点具有一定的坐标位置和厚度属性。
2. 深部应力分布模型深部应力分布对气井生产具有重要作用，因此也需要在数学模型中考虑。
针对研究对象，可以通过地震勘探和地质资料等手段，获取深部应力分布的相关数据。
最常用的是利用矿物学实验和测试技术，获取岩石本构模型参数，并采用弹性力学原理计算深部应力分布。
本文选取了柯西应力模型作为数学模型，计算了不同深度处的应力分布情况。
3. 重复压裂模型重复压裂是指在现有压裂井中，继续进行压裂操作来提高产能的一种方法。
在数学模型中，需要考虑重复压裂对井壁的影响。
由于压裂过程中的应力分布是动态变化的，因此需要对压裂过程进行模拟。
本文采用了裂缝边界元法（BEM）来模拟重复压裂过程中应力变化和裂缝扩张情况。
在模拟中，需要考虑不同阶段的应力变化和岩石损伤效应，以便评估重复压裂对井体的微观改造效果。
基于上述三个模型，可以建立三维诱导应力场模型。
该模型以节点为基础，通过计算各节点处的应力变化，得到在不同阶段的三维应力分布情况。
首先根据地质构造信息，将地质体划分成多个节点，计算每个节点处的初始应力状态。
然后按照重复压裂过程中的时间顺序，计算不同阶段应力场的变化情况。
垂直裂缝井重复压裂前原地应力场变化研究
压 源 向千斤 顶 提 供液 压 ， 以可 控 制 各 个 通道 的压 所
始裂 缝 的延 伸 的压力 ，这 表 明初始 裂缝 不 足 以改变
周 围的 应力 场 ． 复 压裂 裂缝仍 沿 着初 始裂 缝延 伸 ， 重
而没 有 产生 新 的裂缝 。
条初始 裂缝 。
（ ） 三轴 大尺 寸压 裂试 验模 拟装 置 ２真 根据水 力压 裂试 验 模拟 地层 条件 ，最 主要 的 因
（ 裂缝 的中点 为原 点 ）假 设 裂缝 长度 为 ２ ， 取 ， ０裂纹需
收 稿 日期 ：０１ － ４ １ ２ １０—６
基 金 项 目 ： 国石 油 化 Ｔ 股 份 有 限 公 司 油气 开发 先 导 项 目（ Ｆ ２ １ — ８ 中 Ｋ － ０ ０ １） 作 者 简 介 ： 发 木 （ ９ ２ ） 男 ， 北荆 州人 ， 士 ， 程 师 ， 究 方 向 为油 气 田开 发 。 黄 １８ 一 ， 湖 硕 工 研
会产 生新 的人 工裂 缝 。本文 研究 引起 垂 直裂缝 井重
复 压裂 前 原地 应 力 场变 化 的 主要 因素 ， 定 重 复压 确 裂 产生新 裂缝 的最佳 时机 。
１１ 初始 应 力场对 裂缝 方位 的 影响 ．
图 １ 水 平 裂 缝 简 化 的 物 理 模 型
从 力学 角 度 分 析 ，地 层 中 裂 缝 总 是 产 生 于 强
采油井重复压裂裂缝失效原因分析及处理 赵世龙
采油井重复压裂裂缝失效原因分析及处理赵世龙摘要：采油井的重复压裂技术为油田整体的开发创造了非常大的价值，在油田产量越来越高、油田工作量越来越多的时候节省了大量的人力物力，解决了许多的问题，但是也仍然发现有重复压裂技术失效的情况，本文分析了重复压裂失效的原因，并且探析了相应对策以供参考。
关键词：采油井；重复压裂；裂缝失效；随着油田开发工作的发展，采油井压裂选井面也在逐渐变小，面对这种情况，重复压裂的现象是不可避免的，一、油井重复压裂的作用1.1油井重复压裂的原因油井重复压裂是指油井在第一次的压裂后生产一段时间因为某些方面的原因产量下降，然后再在同一层上再进行第二次或者第三次压裂的工艺。
重复压裂主要是要改变油流的模式，从而来减少油流入井的阻力值，另外是重新压开过去已经堵塞或产生闭合的裂缝系统从而解除井筒附近的堵塞；最后是冲洗裂缝中的残渣进行重新布砂，提高整体地层的渗流能力。
1.2重复压裂的作用（一）提高油井的生产能力，对于整体剖面进行改善，保证油田的产量；（二）在出油率高的情况下，再次压裂能够加大裂缝的延伸，增大油井距离，直接降低成本，减少开发的费用；（三）改造特低渗透油田的藏油情况，注重低渗油田的开发情况，对其改造后再进行压裂能够提高油田的开采价值。
（四）重复压裂能够改造中低含水层，提高渗透段的生产能力，让油层的每一层面都能够尽可能的出油，提高油井产油率。
（五）将油层堵塞的情况清除，减少油流的阻力，解堵压裂的整体效果；（六）改变层间的液体流向情况，让水线均匀的推进，提高注水效率。
（七）在多层井中补孔压裂，实现层次间的接替，特别是一些老井的延长组需要重新进行射孔，重新进行检查每层的孔况，再压裂上的效果比较好。
二、采油井重复压裂裂缝失效原因分析2.1重复压裂效果的影响因素（一）地层基础因素地层是对储油的基础，也可以说，地层的情况是决定的储层供油情况的好坏，所以地层也是影响重复压裂效果的非常重要的因素，地层中包括有油储存的厚度、孔隙情况初始含油的饱和情况、渗透率、电阻率以流体的粘度等几项重要的指标。
气井重复压裂前应力场分析
气井重复压裂前应力场分析杨林;卢聪;朱鹏【期刊名称】《天然气勘探与开发》【年(卷),期】2017(040)002【摘要】重复压裂是针对初次压裂作用失效,或具备提高油气产量潜力的井进行再次压裂改造的工艺措施.研究重复压裂造缝机理及裂缝转向机理可以提高重复压裂的成功率和大幅度提高油气井产量.四川盆地川西地区作为重要的天然气生产基地,目前有相当多的压裂井失去了增产功能,需要重复压裂提高气井产能.为此,基于应力场分布理论,以川西地区某井为例,结合气井地质特征,采用有限元分析方法建立模型对井筒周围应力场、初次人工裂缝产生的诱导应力场以及生产过程中孔隙压力改变产生的诱导应力场进行仿真.结果表明:①诱导应力集中位于裂缝尖端,离裂缝越远诱导应力越低;②不考虑流固耦合情况下,孔隙压力增大,应力转向距离减小;③井眼周围应力场转向范围随着原地应力差的增大而减小;④生产压差越大越容易产生地应力转向;⑤缝宽越大、裂缝越长越容易发生地应力转向.本模型可快速模拟井筒及裂缝周围应力场转向范围,确定重复压裂是否产生新裂缝和重复压裂的最佳时机,对优化压裂施工设计、提高重复压裂成功率具有十分重要的作用.【总页数】6页(P69-74)【作者】杨林;卢聪;朱鹏【作者单位】西南石油大学石油与天然气工程学院;中国石油川庆钻探工程公司井下作业公司;西南石油大学石油与天然气工程学院;中国石油川庆钻探工程公司井下作业公司【正文语种】中文【相关文献】1.致密油藏重复压裂前应力场分布研究 [J], 孙元伟2.气井重复压裂诱导应力场数学模型 [J], 杨肖;王志国;于嫦娥3.重复压裂气井三维诱导应力场数学模型 [J], 刘洪;易俊;李文华;胡永全;赵金洲4.川西重复压裂气井应力场分析 [J], 钟烨;郭建春;杨林;邓燕5.塔河油田重复酸压前应力场数值模拟分析 [J], 王涛;房好青;赵兵;曲占庆;郭天魁;王子权因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
46、重复压裂裂缝起裂应力场模拟
重复压裂裂缝起裂应力场模拟闫铁 陈要辉 程怀标（大庆石油学院提高油气采收率教育部重点实验室 黑龙江 大庆 163318）摘 要：近年来重复压裂技术在世界范围内得到了越来越广泛的应用。
裂缝的起裂不仅受就地应力场的控制，压裂液的注入导致的温度场改变、地层孔隙压力场的改变也在很大程度上起决定作用。
本文首先建立了初裂缝诱导应力模型、温度变化诱导应力模型及孔隙压力变化诱导应力模型，并应用大型有限元软件ANSYS 进行了计算模拟。
结果表明，当诱导应力差大于初始应力差时，裂缝将在与原来不同的方位起裂。
关键词：重复压裂；起裂；应力场一、引言重复压裂技术是低渗透油气田开发中后期稳产增产的重要措施。
由于各种原因导致老裂缝失效，或老裂缝控制的原油已接近全部采出，必须实施改向重复压裂，在油气层中打开新的油气流通道，更大范围地沟通老裂缝未动用的油气层，大幅度增加油气产量，进一步提高油气藏开发效果。
重复压裂井中的应力场分布决定了新裂缝的启裂和延伸。
有许多因素影响重复压裂新裂缝的重新定向［1］～［6］，然而，无论是应力重定向导致的裂缝重定向，还是剪切应力变化引起的岩石剪切破裂，裂缝沿着剪切面延伸而重新定向，其最基本的控制因素总是原地应力场的变化。
影响重定向的因素主要是人工裂缝、孔隙压力变化、地层温度变化。
人工裂缝的存在能改变近井地带的方向与大小；孔隙压力在裂缝周围的分布不均匀，改变了地层中裂缝周围的孔隙压力梯度，导致整个储层内的地应力重新分布；注液活动导致地层温度场发生变化，从而改变了地层中的应力。
本文应用弹性力学、孔隙弹性理论以及热弹性理论建立了相应的诱导应力场数学模型，并用软件ANSYS 进行求解。
二、重复压裂诱导应力场模型重复压裂前井筒及裂缝附近的诱导应力场主要是初次人工裂缝诱导的应力场、孔隙压力变化诱导的应力场、温度场变化诱导的应力场。
1、 初次人工裂缝诱导的应力场假设地层均质各向同性，且岩石为线弹性介质，裂缝为垂直裂缝如图1。
重复压裂
School of Petroleum Engineering
3 影响重复压裂成败的重要因素
重复压裂施工工艺水平
重复压裂是在初次人工裂缝失败或失效后进新的压裂作业， 裂缝、井身，以及地层流体情况都发生了变化，生产条件恶化了， 重新改造的难度就更大更复杂，必须针对处理井段的地质情况、 岩石力学性质、初压裂缝的状态、初压工艺存在的问题制定相应 的重复压裂工艺措施。
4 重复压裂地应力研究
初次人工裂缝诱导应力场计算
2 模型建立
无限大储层中含有一条对称双翼 的垂直裂缝可以简化为下图的物理模 型：无限大平板中央一直线状裂纹(可 以当作短半轴趋于0的椭圆的极限情 形)，长为2a，裂纹穿透板厚，作用于
物理模ool of Petroleum Engineering
School of Petroleum Engineering
4 重复压裂地应力研究
初次人工裂缝诱导应力场计算
2 模型建立
ε 物理方程为： ε γ
x
=
y
xy
1 (1 − µ 2 )σ E 1 (1 − µ 2 )σ = E 1+ µ = σ xy E
[
x
− µ (1 + µ )σ − µ (1 + µ )σ
y
] ]
[
y
x
边界条件为：
在 在 在
处， 处， 处，
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4 重复压裂地应力研究
初次人工裂缝诱导应力场计算
3 模型求解
根据弹性力学知识可知，求解平面应变问题有两种途径（1）位移 法（2）应力法。这里根据应力法采用半逆解法求解，流程图如下：
采油井重复压裂裂缝失效原因分析及处理
采油井重复压裂裂缝失效原因分析及处理随着石油开采技术的不断发展，重复压裂技术已经成为了提高原油采收率的重要手段之一。
重复压裂技术能够通过再次对井下裂缝进行压裂操作，延长裂缝的有效产能，提高采收率。
在实际操作中，采油井重复压裂后裂缝失效的情况时有发生，这不仅会导致生产能力下降，也会增加维护成本。
本文将针对这一问题进行分析，探讨采油井重复压裂裂缝失效的原因，并提出相应的处理建议。
1. 原油渗透性降低随着原油开采的持续进行，油层中的原油渗透性会逐渐降低。
在重复压裂后，虽然可以形成新的裂缝，但由于原油渗透性降低，新形成的裂缝产能难以维持。
原油渗透性降低的原因主要包括岩石孔隙度减小、孔隙中残留的原油粘附度增加、渗透剂沉积等。
2. 压裂液返排不畅在压裂操作后，部分压裂液可能会残留在裂缝中，如果返排不畅，会导致压裂液阻塞裂缝，影响原油的产能。
压裂液残留也会导致裂缝周围地层的渗透率受到影响，进一步影响采油井的产能。
3. 厂家选择的压裂液不合适厂家选择的压裂液可能不适用于特定的油田地质条件，导致裂缝形成不稳定，无法维持压裂后的产能。
压裂液的配方不合理、压裂液的黏度过高、pH值不合适等因素也可能导致裂缝失效。
4. 裂缝固化不及时在进行压裂后，如果对压裂裂缝的固化工作不及时进行，裂缝内部的渗透剂会渗入地层，导致裂缝的产能降低。
压裂后的固化操作不规范、固化材料质量问题等，也会影响裂缝的有效性。
5. 压裂操作技术不到位压裂操作技术不到位是导致裂缝失效的主要原因之一。
在压裂过程中，由于操作不当导致裂缝形成不均匀、裂缝长度短、裂缝宽度过大等，都会导致裂缝产能无法维持。
二、采油井重复压裂裂缝失效的处理建议1. 优化压裂液配方针对不同的油田地质条件，厂家应该优化压裂液的配方，并严格按照配方进行调配。
可以根据裂缝的情况对压裂液的黏度、pH值等参数进行调整，以保证压裂液能够有效渗入地层，形成稳定的裂缝。
2. 加强压裂操作管理在压裂操作过程中，要严格控制液体压力、流量和排量，避免因操作不当而导致裂缝形成不均匀等问题。
重复压裂应力场变化规律研究与应用资料
重复压裂应力场变化规律研究与应用资料重复压裂是一种在油气井完井过程中常用的提高油气产量的技术手段。
重复压裂技术通过多次施工压裂，能够显著提高储层中的有效裂缝数量和长度，从而增加油气储层的渗透率，促进油气的流动和产出。
重复压裂应力场变化规律的研究与应用资料对于优化重复压裂设计和提高储层压裂效果至关重要。
重复压裂的应力场变化规律主要包括两个方面：首次压裂的应力重分布和后续压裂的应力补偿效应。
首次压裂的应力重分布是指在首次施工压裂后，原本平衡的地层应力分布发生了变化，形成了一个新的应力场。
后续压裂的应力补偿效应是指在后续施工压裂过程中，由于之前的压裂裂缝存在的影响，地层应力场会发生一定的变化。
重复压裂技术要求在后续施工中合理地利用首次压裂的应力重分布和后续压裂的应力补偿效应，以达到增加储层有效裂缝数量和长度的目的。
为了深入研究重复压裂的应力场变化规律，可以采用以下几种方法和途径：1.数值模拟仿真：利用地质和工程参数，在计算机上建立数学模型，采用有限元或有限差分方法等数值计算技术，模拟地层的应力变化及裂缝扩展过程。
通过对比不同条件下的模拟结果，可以分析重复压裂应力场变化规律。
2.现场观测实验：在实际压裂过程中，采集并记录压裂过程中的关键参数，如压力、位移、变形等数据。
通过对这些数据的分析和整理，可以获得不同压裂次数下的应力场变化规律。
3.监测技术应用：利用现代地震监测等技术手段，实时监测油气井周围的地下应力变化。
通过分析监测数据，可以获取重复压裂后地下应力场的变化情况，并验证数值模拟结果的准确性。
重复压裂应力场变化规律的研究对于优化重复压裂设计和提高储层压裂效果具有重要意义。
通过合理设计重复压裂参数和工艺流程，可以最大限度地利用首次压裂的应力重分布和后续压裂的应力补偿效应，增加储层的有效裂缝数量和长度，提高油气产量。
同时，重复压裂应力场变化规律的研究对于油气井工程实践也有重要的指导意义。
将研究成果应用于实际工程，可以指导工程师在施工过程中合理选择重复压裂的次数和间隔，从而提高工程的经济效益和产能效果。
采油井重复压裂裂缝失效原因分析及处理
采油井重复压裂裂缝失效原因分析及处理采油井重复压裂是提高油井产能的一种常用方法。
在实际操作中，由于一系列的因素影响，重复压裂后裂缝往往会出现失效的情况。
本文将对采油井重复压裂裂缝失效的原因进行分析，并提出相应的处理方法。
1. 压裂液性能不佳：压裂液选择和设计是压裂过程中的关键因素之一。
如果选择的压裂液性能不佳，如粘度不足、不易破胶等，可能导致压裂裂缝失效。
在压裂前应仔细选择合适的压裂液，确保其性能符合要求。
处理方法：针对压裂液性能不佳的问题，可以通过调整压裂液的配方和性能参数来改善。
增加压裂液的粘度、优化破胶剂的类型和浓度等。
2. 压裂参数不合理：压裂参数的选择直接影响到裂缝形成和扩展的效果。
如果压裂参数选择不合理，如施工速度过快、施工压力过低等，可能导致裂缝失效。
3. 孔隙损害：孔隙损害是裂缝失效的主要原因之一。
当压裂液在注入过程中导致孔隙损害，如泥浆侵入、颗粒堵塞等，会导致压裂裂缝无法形成或扩展，从而引起裂缝失效。
处理方法：针对孔隙损害问题，可以通过减少泥浆侵入、选择合适的颗粒尺寸等方式来改善。
4. 地质条件不利：地质条件对压裂裂缝的形成和扩展也有重要影响。
如果地质条件不利，如存在断层、洞穴等，会导致压裂裂缝受阻或偏移，从而造成失效。
处理方法：对于地质条件不利的情况，可以通过合理调整压裂参数，选择适当的压裂技术来改善。
5. 操作不规范：操作不规范是压裂裂缝失效的常见原因之一。
如施工过程中出现操作失误、设备故障等，都可能导致裂缝失效。
处理方法：针对操作不规范的情况，应加强操作人员的培训，确保操作规范，并及时排除设备故障。
采油井重复压裂裂缝失效是一个复杂的问题，涉及多个因素。
为了降低裂缝失效的概率，需要综合考虑压裂液性能、压裂参数、地质条件等因素，并采取相应的处理措施。
只有充分理解和解决这些问题，才能有效提高采油井的产能。
采油井重复压裂裂缝失效原因分析及处理
采油井重复压裂裂缝失效原因分析及处理采油井重复压裂是一种常用的增产措施，但在操作过程中可能出现裂缝失效的情况，影响采油效果。
本文将分析采油井重复压裂裂缝失效的原因，并提出相应的处理方法。
1. 应力平衡失调：在进行重复压裂作业时，由于不同层位的地层性质和开发历史不同，导致各层位应力平衡失调。
这样会使得压裂液在注入过程中，容易偏向某一侧，从而产生的裂缝失效问题。
解决办法是在施工前进行合理的地质与压裂力学分析，确定适当的注入参数，尽量减小应力平衡失调。
2. 屈服失效：采油井重复压裂过程中，由于地层往往处于高温高压环境，容易出现屈服失效。
屈服失效会导致裂缝扩展受阻，最终失效。
解决办法是在施工过程中控制压力和注入速度，以避免地层发生屈服失效。
3. 断裂失效：地层裂缝在重复压裂过程中会进行多次扩展与闭合，如果断裂强度很低，就会导致断裂失效。
解决办法是选择适当的压裂液体系，增加断裂强度，提高断裂韧性。
4. 渗流失效：由于地层渗流体系的复杂性和地层非均质性，压裂液容易沿着已有裂缝扩展，形成宏观上的渗流通道，导致渗流失效。
解决办法是选择适当的封堵材料，修复漏失缺陷，以提高裂缝的孔隙压力。
针对以上裂缝失效的原因，可以采取以下处理方法：1. 加强压裂设计：在施工前进行地质与压裂力学分析，确定适当的注入参数，以减小应力平衡失调。
2. 控制压力和注入速度：在施工过程中控制压力和注入速度，以避免地层发生屈服失效和动态损伤失效。
3. 选择适当的压裂液体系：选择适当的压裂液体系，增加断裂强度，提高断裂韧性，以减小断裂失效的概率。
4. 使用封堵材料修复漏失缺陷：选择适当的封堵材料，修复漏失缺陷，以提高裂缝的孔隙压力，减小渗流失效的概率。
采油井重复压裂裂缝失效的原因主要包括应力平衡失调、屈服失效、断裂失效、渗流失效和动态损伤失效。
通过加强压裂设计、控制压力和注入速度、选择适当的压裂液体系和修复漏失缺陷等方法，可以有效地减小裂缝失效，提高采油效果。
重复压裂前的地应力场分析
：
一
图 １ 水 力 压 裂 裂 缝 诱 导 应 力 模 型
以 此 物 理 模 型 研 究 初 次 压 裂 裂 缝 诱 导 应 力 属 于 平
面应 变 问题 ， 据 弹性 力 学 理论 ， 用 Ｆ ｕｉｒ 根 利 ｏ ｒ 变换 和 ｅ
Ｂ ｓｅ 函数 ，以及 Ｔｔ ｍ ｒ —ｕ ｂｉｇ ｅｓｌ ｉ ｈ ａｓ Ｂ ｓｒ ｅ对偶积 分 方程 ｃ ｈ ｄ
断
块
油
气
田
２１ ０ ２年 ７月
延 伸 的影 响 。尽管 如此 ， 在重 复压裂 造缝 机理 、 出新 压 缝 的可能 性及 新缝起 裂位 置确定 等方 面 ，仍存 在需 要 探讨 的 问题 ；且 以往 多 为室 内实验或 现场 试验 定性 研 究 ， 乏 定量描 述重 复压 裂前地 应力 场 的计 算模 型 。 缺
至各 向 同性点后 ， 渐转 向到 与初始 裂缝平 行 的方 向 逐 根据 储层应 力分 布状 态 ，重 复压 裂形 成 的裂缝 可 能是 继续 延伸 原有压 裂裂 缝 ．也可 能 由于地应 力场 改 变 而产生 新 的裂缝 ］ １。新 缝 的起 裂受 到多 方 面 因素 的 ５ 影 响 ， 巾一些 因 素可能产 生诱 导剪 应力 ， 其 当最 大剪 应
（ ２ 。 （ ］ （ ｒ ）ｉｃｆ ） ９ ｆ ｓ ＋ ａ ｓ 手 ２ ｎ ）
式 中 ： ， 分 别 为 ， 向 的裂缝 诱导 应 力 ； 为 △ △ Ｙ方 ｔ 『 裂缝 剪切诱 导应力 ； ｐ 为施加 在裂纹 面上 的压力 ； ， ｒ ｒ， ｆ ｆ
分别 为 任一 点 Ａ 到裂 缝 中心 及 裂 缝 两 端 的距 离 ； ０
０
口
应 力 的相 对 大小 关 系 ］对 于 受 正断 层 和 走 滑 断层 构 ． 造 控制 的油气 井 ， 裂 时一般产 生垂 直裂 缝 ， 逆 断层 压 受 控 制 的油气井 ， 般产生 水平 裂缝 。对 于 同一 构造 ， 一 地 层 中不 同深 度处 的地应 力是不 同的 ，压 裂层 位上覆 岩 层 压力 和 ２ 水平 地应 力 的计 算公 式分别 为 个
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四、重复压裂应力场和压力场计算模型
1.应力场数学模型
(4)边界条件
u u0
位移边界条件：
v
v0
w
w0
力边界条件：
T T
x y
f1 f2
T
z
f3
混合边界条件：
T T
x y
f1(u ,v, w ) f2(u,v, w )
T
z
f3(u,v, w )
四、重复压裂应力场和压力场计算模型
1.应力场数学模型
(5)采用虚功原理
xx
x
p
xy
y
xz
z
f
x
u
xy
x
yy p
y
yz
z
fz
x
xy
y
zz p
z
f
z
w
(6)将上式积分后得到：
x x px xy y pyz z pz zy z y z x z x z x y x y d fx u fy v fz w d T x u T y v T z w d
四、重复压裂应力场和压力场计算模型
1.应力场数学模型
(1)有效应力场的理论公式推导－考虑压力场的平衡方程
xx x
p
xy y
xz z
fx
0
xy x
yy p y
yz z
fy
0
xz
x
xy y
zz
z
p
fz
0
(2)线性变形几何方程 ：
xx
yy
zz
xy
yz
重复压裂转向的概念
用地面倾斜仪测到的裂缝转向
三、重复压裂应力场的国内外研究现状
① 邻井裂缝对应力场的影响。1987年美国能源部在多井试验中进行改变应 力的压裂试验，首先证明了地应力场受邻井裂缝影响。
② 初次裂缝对应力场的影响。Dowell公司根据试验和模拟地应力研究认为， 地层中存在的支撑裂缝将改变井眼附近应力分布，使重复压裂裂缝的起 裂方位垂直于初次裂缝方位，离开井眼一定范围再发生转向，以平行于 初次裂缝方位延伸。
xz
u x v y w z u y w y u z
v x
v z
w x
四、重复压裂应力场和压力场计算模型
1.应力场数学模型
(3)弹性应力应变关系
xx
1 0 0 0 xx
yy
1
0
0
0 yy
zz yz
(1)E(12)
0
1 0 0 0 0.5
0 0
0 0
zyzz
xz
xy
0 0 0 0 0 0
二、前言
重复压裂技术最早50年代出现在美国，美国近30% 的压裂属于重复压裂；国内60年代起也开始进行重复 压裂。由于受当时技术与认识水平限制，一般认为重 复压裂是在原有水力裂缝上的进一步延伸或者重新张 开已经闭合的水力裂缝，且施工规模必须大于第一次 压裂作业的2~4倍，才能获得与前次持平的产量，否则， 重复压裂是无效的。到了80年代中后期，随着油气价 格变化和现代水力压裂技术的发展，国外又将重复压 裂作为一项重要的技术研究课题，从重复压裂机制、
发言提纲
一、摘要 二、前言 三、重复压裂应力场的国内外研究现状 四、重复压裂应力场和压力场计算模型 五、地应力预测软件编制 六、地应力预测软件应用 七、结论
一、摘要
重复压裂的裂缝转向与重复压裂后的地 应力场变化有重要的关系。本文通过建立重 复压裂前地应力场模型和渗流场模型，推导 并通过有限元数值模型和计算，建立首次压 裂后井筒附近由裂缝生成和油井生产引起的 渗流场变化，为油气井重复压裂提供科学的 设计依据。
二、前言
油藏数值模拟、压裂材料、压裂设计、施工等方面进 行研究攻关，使重复压裂技术取得了重大突破。 但是，国内外重复压裂方面的文献资料大多涉及现场 测试、施工工艺和效果的研究，对于重复压裂机理， 特别是量化方面的研究比较欠缺，国内也存在同样的 问题，在重复压裂机理方面开展的研究比较少，一般 只是从现场出发研究影响重复压裂效果的因素，缺乏 理论研究。为了更好进行重复压裂的优化设计，需要 进行重复压裂前的地应力场的变化研究。
三、重复压裂应力场的国内外研究现状
④ 地层参数各向异性对应力场的影响。Mack和Elbel继续发展了他们 以前的工作，研究了地层参数各向异性对重复压裂的影响。他们认为 水平渗透率各向异性导致了大规模的应力改变，如果前次裂缝是定向 在高渗透率方向，那么这种现象对于重复压裂是有利的。除此之外， 他们发现弹性模量的各向异性对应力的重新定向也会有一定的影响。
Boone等人通过数值模拟的手段表明，由于裂缝所引起的局部孔隙压 力对裂缝发育方向的影响在渗透率各向异性油藏有所改变
⑤ 孔隙压力变化诱导了局部剪切应力改变，导致新裂缝近似垂直于 前次裂缝，或与前次裂缝成一锐角。
然而，上述观点和认识大多是通过实验研究和现场试验得到的定性结 论，还没有一个完整的、系统的应力计算模型来定量描述垂直裂缝井 重复压裂前各种因素产生的诱导应力场分布状况，因此，不能定量地 描述重复压裂造新缝机理、重复压裂新裂缝产生的条件和最佳重复压 裂时机、新裂缝的起裂方位、裂缝延伸轨迹以及新裂缝缝长分布特征， 从而不能很好地指导重复压裂的井层优选、优化设计与施工。
三、重复压裂应力场的国内外研究现状
SPE24859 、SPE24857对重复压裂的机理进行了初步探讨 和初步模拟
SPE 25464提出裂缝的转向问题 研究者从就地应力场的研究，对原有裂缝的评估与工艺措施
的制定等方面入手，提出：①重复压裂有可能产生新的裂缝， ②重复压裂必须重新优选新的材料，③高砂比压裂、端部脱 砂与强制闭合等新的工艺措施，这些研究成果提高了重复压 裂的学术水平与技术水平以及现场应用效果。例如，美国阿 拉斯加Kuparuk River油田的380口井有185口井进行了重 复压裂，压后采油指数平均提高了2倍，取得了很好的增产稳 定效果。 SPE63030用地面倾斜仪测到裂缝的重新转向。
③ 油气井生产/注入对原地应力场的影响。Bruno和Nakagawa用实验证明， 孔隙压力的改变也会影响新裂缝的重新定向。在原地应力没有起控制作 用的情况下，裂缝会转向局部孔隙压力更高的方向。他们认为靠近裂缝 末端的局部孔隙压力梯度控制了裂缝的发育方向，他们的想法是建立在 静态条件上的。而Detournay，Boone和Berchenko则表明，裂缝的发 育方向是由孔隙流体扩散到基质，引起原地应力改变所决定的。这种现 象引起应力强度因子随时间而变，而应力强度因子是支配裂缝发育速率 和方向的一个重要因素。