哈里伯顿压裂裂缝微地震监测说明 2015年4月
1.微地震数据采集方式 井下微地震裂缝监测理论源于研究天然地震的地震学，主要为利用在水力压裂过程中储层岩石被破坏会产生岩石的错动（微地震）来监测裂缝形态的技术。井下微地震监测法将三分量地震检波器（图1）,以大级距的排列方式，多级布放在压裂井旁的一个或多个邻井的井底中（图2）。三分量微地震检波器在压裂井的邻井有两种放置方式：一种是放置在邻井中的压裂目的层以上，用于邻井压裂目的层已射孔生产情况，由于收集微地震信号的检波器非常灵敏；为防止监测井内的液体流动对监测造成井内噪音，必须在射孔段之上下入桥塞封隔储层，然后将检波器仪器串下入到桥塞之上的位置。另一种方法是将检波器放置在邻井中的压裂目的层位置上，这种情况检波器和水力裂缝都位于相同的深度和储层，此时声波传播距离最近、需要穿过的储层最少，属于最佳的观测位置，这种方式用于邻井的目的层未实施射孔生产的情况。 图1 三分量地震检波器
图2 三分量地震检波器下井施工现场 图3显示一个由5级检波器组成的仪器串在压裂井的邻井下入的两种布局方式：图中左边表示邻井已射孔的情况下，射孔段以上经过桥塞封堵，检波器仪器串放置在该井的目的层以上；图中右边表示邻井为新井的情况下，目的层未实施射孔，检波器仪器串放置在该井的压裂目的层位置上。井下微地震压裂测试使用的三分量检波器系统检波器以多级、变级距的方式，通过普通7-芯铠装电缆或铠装光缆放置在压裂井的邻井中。哈里伯顿使用采样速率为0.25ms的光缆检波器采集系统采集和传输数据。常规的电缆一方面数据传输速率低，另一方面对于低频震动信号易受电磁波的干扰大。采用铠装光纤进行数据传输不但传输速度快，并且允许连续记录高频事件，提高了对微小微地震事件的探测能力同时 对微地震事件的定位更加准确，监测到的裂缝形态数据最为可靠。 图3 多级检波器系统在邻井的两种放置方式 另外，由于检波器非常灵敏，井筒中的油气流动会很大程度的影响监测微地震事件的 信噪比，如果监测井为已经射孔的生产井，需要在射孔段以上20米的位置下入桥塞，检
收稿日期：20131204；改回日期：20140519 基金项目：国家自然科学基金“页岩气储层低频脉冲水力压裂增渗机理研究”（51304258）；“863计划”页岩气勘探开发新技术“页岩气压裂裂缝微地震监测技术研究” （2013AA064503）作者简介：潘林华（1982－）， 男，工程师，2006年毕业于中国石油大学（北京）土木工程专业，2013年毕业于该校油气田开发工程专业，获博士学位，现主要从事岩石力学、地应力和压裂裂缝起裂和扩展等方面的研究工作。 DOI ：10.3969/j.issn.1006－6535.2014.04.001 页岩储层水力压裂裂缝扩展模拟进展 潘林华 1，2，3 ，程礼军1，2，3，陆朝晖1，2，3 ，岳 锋 1，2，3 （1.国土资源部页岩气资源勘查重点实验室重庆地质矿产研究院，重庆400042；2.重庆市页岩气资源与勘查工程技术研究中心 重庆地质矿产研究院，重庆400042； 3.油气资源与探测国家重点实验室 重庆页岩气研究中心，重庆400042） 摘要：页岩储层低孔低渗，水平井多级压裂、重复压裂和多井同步压裂为主要的增产措施，压裂缝扩展和展布对于页岩压裂设计和施工、裂缝监测、产能评价至关重要。对大量相关文献进行了调研和分析，得出以下结论：①水力压裂室内实验是评价页岩复杂裂缝形态最直接的方法，但难以真实地模拟实际储层条件下的水力压裂过程；②扩展有限元、边界元、非常规裂缝扩展模型、离散化缝网模型、混合有限元法及解析和半解析模型为页岩气常用的复杂裂缝扩展模拟方法，但各种方法都有其优缺点和适用性，需要进一步改进和完善才能真实地模拟页岩复杂裂缝扩展；③天然裂缝分布和水平主应力差共同决定页岩复杂裂缝网络的形成，天然裂缝与水平最大主应力方向角度越小、水平主应力差越大，复杂裂缝网络形成难度越大；天然裂缝与水平最大主应力方向的角度越大、水平主应力差越小，越容易形成复杂裂缝网络。研究结果可以为页岩储层缝网压裂裂缝扩展模拟和水力压裂优化设计提供借鉴。 关键词：页岩气；水平井；水力压裂；压裂技术；裂缝扩展；室内实验；数值模拟中图分类号：TE357 文献标识码：A 文章编号：1006－6535（2014）04－0001－06 引言 页岩储层孔隙度、 渗透率极低，给页岩气的经济高效开发带来了极大的困难和挑战，长水平井段钻井和多段大排量水力压裂施工是页岩气开发的关键和核心技术 ［1－2］ ，能最大程度地增加压裂裂缝 的改造体积和表面积，最终达到提高产量和采收率的目的。页岩储层脆性大，天然裂缝和水平层理发育，压裂过程中容易发生剪切滑移和张性破坏 ［3］ ， 压裂裂缝不再是单一对称的两翼缝，可能形成复杂的网状裂缝，给页岩水力压裂设计、裂缝监测及解释、压后产能预测等带来诸多不便。压裂裂缝的展布特征和裂缝形态可以通过室内实验和数值模拟方法进行评价。笔者广泛调研了目前页岩储层水平井压裂技术、复杂裂缝室内实验模拟和数值模拟方法的现状，分析了各种页岩水力压裂技术及压裂裂缝模拟方法的优缺点，对后续页岩储层水平井水 力压裂技术的选择以及压裂设计具有指导意义。 1页岩储层水力压裂技术 页岩储层水力压裂是个复杂的系统工程，用液 量大、施工车组多、耗时长、资金耗费量大。页岩储层水力压裂涉及压裂设计、压裂工艺选择、压裂液选择与配置、压裂设备和井下工具选择、压裂裂缝监测等问题，需要进行系统的考虑和处理。1.1 页岩储层水平井多级压裂技术 水平井多级压裂技术是页岩储层开发的关键技术，长水平井段、多级水力压裂使页岩储层能够形成多条压裂裂缝，可以增大页岩储层与井筒的渗流通道［4］ 。目前常见的页岩水平井压裂主要有4 种。 （1）水平井多级可钻式桥塞封隔分段压裂技术 ［5－6］ 。该技术是国内外常用的页岩储层水力压
水平井射孔工艺技术 1、简介 水平井工程是近年发展起来的一项新技术，是“稀井高产”的重要手段。水平井技术已成为近50年来石油技术进步的代表象征，这从勘探到提高采收率各个阶段均有着广泛的应用潜力，在实现井网调整，控制流向和完井类型，减少液流损失和调整油藏压力等方面的灵活性，已成为一种油藏完井新方法，而水平井射孔技术则是水平井技术的重要组成部分。四川石油测井公司早在1994年就对水平井射孔技术开始了立项研究，经过几年的研究和现场试验，形成了一整套中、长半径的水平井射孔工艺技术，该技术国内领先，部分技术达国际先进水平，该成果获中国石油天然气集团公司2000年技术创新二等奖。 水平井套管井射孔完井既有利于提高产量又有利于以后进行增产措施和封堵作业。但水平井射孔井段长达几百米甚至上千米，要求射孔一次作业成功；要求向水平两边或两边以下３０°定向发射以免造成砂子沉降和底水突进；要求长达几百米的射孔枪顺利通过造斜段下入和起出。实践证明，我们已经解决了上述难题并能保证施工的安全性和可靠性。 2、主要特点 2采用液压延时分段起爆方式能完成长水平段的射孔作业。 2采用弹架旋转的内定向方式，定向精度高且与枪身旋转的外定向方式相比，在相同套管内径下可选择更大直径的水平井射孔枪。 2采用接头旋转扶正环和滚珠枪尾可大大减少起下射孔枪时的摩擦力。 2接头与枪体之间，公母接头之间采用防退扣装置，避免了落枪的可能。 2最新研制的起爆开孔装置可实现水平井的再射孔而不会将井液挤到地层中去。 2可实现全井筒氮气加压起爆方式完成水平井的射孔作业。 2可实现限流压裂的水平井射孔作业。 2利用独创的旁通传压起爆系统能完成水平井的射孔测试联作。 2采用地面监测系统能监测井下各段射孔枪的发射情况。 3、主要技术参数 2射孔枪外径：Ф８９mm 、Ф102mm 、Ф127 mm 2最高工作压力：９０MPa 、105MPa 、90MPa 2延时时间：５—7min 2定向方式：内旋转定向 2定向精度：±５° 2定向率：>９５％ 2发射率：>９９％ 2孔密：１０－２０孔／米 2枪体抗弯能力：３０°／３０米。 4、施工工艺 （1）起爆方式 水平井射孔起爆不同于一般直井射孔，不能采用投棒起爆方式，也不同于一般斜井射孔，它属于超长井段射孔，不宜采用一个压力起爆器的起爆方式。在水平段各点压力值相等，它可以实现几个乃至几十个射孔段的同时起爆，完全满足水平井一次射孔多段的要求，将大大提高工效。四川石油测井公司已成功地应用了三种负压起爆方式，分别是：①液垫或气垫加压力延时起爆器；②油压开孔装置加压延时起爆器；③旁通传压装置加压力起中爆器。
长庆油田 王39-0211井压裂裂缝监测解释报告 井别：采油井 现场施工：张杰 解释：张博 审核： 西安华中石油科技有限公司 二○一〇年八月
王39-0211井压裂裂缝监测 前言 压裂裂缝监测有多种方法：示踪剂方法、电位法、地倾斜方法等等。微地震裂缝监测方法能够实现实时监测，控制范围大，适应面广，近年来在国际上是应用最多的一种监测方法。微地震人工裂缝监测能够即时得到裂缝的长度、方位、高度和产状，这对于确定油水井的驱替模式和井位布置、优化井网、确定二次/三次采油和压裂处理的潜在区域等具有积极指导作用，同时能够根据油藏特性和经济条件优化最佳的实际裂缝长度、根据作业能力、储层裂缝扩展特征确定最佳的井间行距和布井密度，因此该方法在各油田得到了广泛的推广。 压裂裂缝监测解释结果完全依据现场监测资料，可以定量给出裂缝方位、最大高度、最大长度及倾向。在能够部署全包络网络的情况下，裂缝方位误差小于8°，长度误差小于15%，高度误差小于30%，倾向误差小于5°。 2010年8月8日我们监测了王39-0211井的水力压裂过程，该井压裂层位为长611-2，压裂深度为1434-1441.5米，压裂层段中部深度对应垂深为1227米。 1．王39-0211井人工裂缝监测结果 王39-0211井位移较大，因此在实际监测施工时，我们围绕压裂层段中深点在地面的投影部署监测台网，实际台站的坐标如表1-1所示。 表1-1.王39-0211井监测台站的坐标
图1-1. 王39-0211井监测结果平面图 图1-1中，每个格的尺寸为100米；水平轴东西向，向东为正；竖直轴沿南北向，向北为正。从实测平面图可以看出，主裂缝条带走向为北东向；西翼裂缝左旋明显。过井口存在一条北西西接近东西向的支缝；东翼裂缝远端有较小支缝存在。 表1-2. 王39-0211井人工裂缝监测结果参数表 表1-2是依据现场数据的后分析结果。尺度是最大尺度；方位是所有微地震点的统
摘要 本文对目前国内外了解裂缝形态的技术进行了总结，分为室内实验和现场监测两部分，分别对其技术原理进行了阐述，并对几种现场监测技术进行了对比，加深了对裂缝监测技术的认识。在此基础上，提出面对复杂地层，应该结合不同监测技术进行优化设计，以更好指导生产。 关键词：室内试验；裂缝监测；水力压裂
一、前言 当今石油储量日渐消耗，需求却逐日增长，这对石油产量提出了更高的要求。而每年产量的提高除通过探测新油气储存区外，低渗透储层或者老旧油区的剩油、稠油、重油等也开始受到重视，而其中低渗油藏的油气资源是现今利用最多的一种，成为能源主要的供应来源之一。但是对低渗透储层中油气的开采，需要通过特别的处理手段，才能够实现经济开采，水力压裂是目前各大油田中常用的增产手段。水力压裂形成的人工裂缝的形态是压裂施工是否成功的关键之一，对不同条件下压裂裂缝形态的研究具有重要意义。由于实际上压裂施工是在井下进行操作，压裂效果只能通过压裂工人的经验以及压裂井压后的生产数据进行分析判断，或通过压裂施工的破裂压力等数据进行粗略判断。这些方法存在如下问题： （1）经验性。即解释结果受操作者的经验限制较大，对于比较陌生的地层，其结果与实际条件存在较大差距。 （2）精度较低。没法准确判断人工裂缝的走向和方位，裂缝参数的计算。 （3）施工复杂，周期长，成本高。 （4）推广困难。一个地区的经验很难用到地层条件有差异的地区。 因此，本文通过调研，对目前室内和现场常用的裂缝形态研究和监测手段进行了综述。 一、室内实验 目前，水力裂缝形态的室内研究主要是通过裂缝模拟实验系统进行。最早进行室内实验的是Abbas Ali Dane shy[1]，通过自行研制的实验系统对地层存在弱面条件下裂缝的延伸规律进行了研究。此后国外又有众多学者[2][3][4]通过裂缝模拟实验系统对不同地层条件下的裂缝形态进行了研究。而目前国内只有石油大学(北京)岩石力学实验室[5]拥有一套自行设计组建的大尺寸真三轴模拟试验系统。 近些年，随着水平井重要性的不断上升，对水平井裂缝形态的研究也显得尤为重要。国外，代表性的研究工作是W.El Rabaa对水平井起裂裂缝的几何形状的试验研究。国内，史明义等[6]对中国石油大学(北京)岩石力学试验室组建的一套大尺寸真三轴模拟试验系统进行了改造和完善，使这套系统也能够对水平井裂缝形态问题进行研究。
体积压裂 体积压裂是在水力压裂的过程中，通过在主裂缝上形成多条分支缝或者沟通天然裂缝，最终形成不同于常规压裂的复杂裂缝网络，增加井筒与储集层接触体积，改善储集层的渗流特征及整体渗流能力，从而提高压裂增产效果和增产有效期。其主要特点有以下几点。 (1) 复杂网络裂缝扩展形态 常规压裂以形成双翼对称裂缝为目的，在致密油藏中垂直于裂缝面方向的基质渗流能力并未得到改善。体积压裂的裂缝是在三维方向卜形成相互交错的网状裂缝或者树状裂缝，在缝网区域形成一定的改造体积，增大了泄油体积。 (2) 复杂渗流机理 油气在复杂缝网中的渗流机理至今仍没有理想的研究成果。文献[7」研究了页岩基质向复杂缝网中的渗流，考虑裂缝中达西流和基质中扩散流的双机理渗流以及压敏性对渗透率的影响，建立了天然裂缝发育的双重孔隙度模型，但求解用拟压力的方法进行了标准简化。目前比较主流的观点是采用分形理论来精确刻画缝网内的渗流特性，利用缝网中主裂缝与次裂缝的自相似性，建v.油气在复杂缝网中的渗流模型。 (3) 裂缝发生错断、滑移、剪切破坏 剪切缝是岩石在外力作用下破裂并产生滑动位移，在岩层表面形成不规则或凹凸不平的几何形状，具有自我支撑特性的裂缝。体积压裂过程中裂缝的扩展形式不是单一的张开型裂缝，当压力低于最小水平主应力时，产生剪切断裂。(4) 诱导应力和多缝应力干扰裂缝发生转向 当裂缝延伸净压力大于2个水平主应力的差值与岩石的抗张强度之和时，容易在主裂缝卜产生分叉缝，分叉缝延伸到一定距离后又恢复到原来的裂缝方位，最终多个分叉缝便形成复杂的裂缝网络。 体积压裂能否形成复杂网络裂缝，取决于储集层地质和压裂施工工艺两方面因素。 1.1地质因素 (1)储集层岩石的矿物成分储集层岩石的矿物成分会影响岩石的力学性质，从
文章编号:1001-1986(2001)03-0020-03 煤层气井压裂施工压力与裂缝形态简析 郝艳丽,王河清,李玉魁 (中原石油勘探局井下特种作业处,河南濮阳 457061) 摘要:根据煤层气试验井的施工资料,分析了煤层压裂施工压力的特点以及井深、R o 与破压梯度的关系,并根据裂缝监测(测井温法、大地电位法和微地震法)测量的裂缝方位和缝高,对煤层压裂形成的裂缝特点进行了分类和总结,提出了指导性的建议。关 键 词:煤层气;压裂;施工压力;裂缝中图分类号:P 618.11 文献标识码:A 1 引言 煤层气是指形成于煤化作用过程中,目前仍储集在煤层中的优质天然气。它的开发是一个排水降压的过程,由于煤层的低渗透特点,决定了需要进行水力压裂激化才能有效地分配井孔附近的压降,加速脱水增加产能。本文针对煤层压裂的复杂性,从压裂施工压力与裂缝形态方面,对煤层压裂裂缝的扩展进行了分析和总结,希望能给以后的煤层气开发提供有益的帮助。2 煤层压裂施工压力分析 压裂主要是通过高压注入流体,破裂地层,从而在地层中形成高导流能力的裂缝。施工过程中流体在岩石中流动产生的压力变化在一定程度上反映了裂缝延伸的复杂现象,煤层压裂施工分析主要是针对压裂施工压力进行分析。2.1 煤层破裂压力分析 煤层的特殊性决定了其不同于常规储层的压裂特点。国外曾把煤层压裂的非常规性总结成4个方面:①异常高的压裂压力;②裂隙限制于煤层,即使裂隙中的压力远高于围岩带的原位应力;③伴随着孔底压力增加的支撑剂注入;④初始液体注入过程中闭合压力的显著增加。为此我们首先分析了试验区的破裂压力梯度情况,做出了井深、R o 与井底破压梯度的散点图。(图1,2)由图1中看出试验井的煤层破压梯度在0.017～0.064M Pa /m 之间,一般都为0.023～0.045M Pa /m 。而且根据我们收集的资料 表明,同一煤层测试压裂与加砂压裂的破压梯度存 在着大约0.002～0.007M Pa /m 的差别,也就是说煤层的高滤失特点会造成大约0.002～0.007M Pa /m 的压降,损失在流体注入煤层引起孔隙压力增高而产生的孔隙弹性效应上,也有一部分加砂压裂破压梯度小于测试压裂的破压梯度的情况,这与压裂流体对煤层的冲刷有关。另外,从煤层镜质体反射率与破压梯度的散点图上(图2)看出,煤层破压梯度有随镜质体反射率增大而增大的趋势,即变质程度高的煤层,其煤层不易破裂。而且从变化趋势看,R o 几乎与破压梯度呈线性相关关系,这是否是普遍规律,有待于进一步进行理论和实验数据的分析 。 图1 井深与破压梯度的散点图 图2 R o 与破压梯度的散点图 收稿日期:2000-05-15 作者简介:郝艳丽(1968—),女,河南清丰县人,中原石油勘探局井下特种作业处工程师,从事煤层气研究工作. · 20·煤田地质与勘探 CO A L G EO L O GY &EX PLO RA T ION V ol.29N o.3Jun.2001
水力压裂裂缝暂堵转向机理与转向规律研究储层改造是页岩油气、致密油气等非常规油气开发的核心技术,通过水力压裂形成复杂裂缝网络,实现体积改造是水力压裂施工的目标。当储层可压性较差或应力差较大时,难以形成复杂裂缝网络,通过暂堵逼迫裂缝转向是增强缝网扩展复杂性的重要手段。 到目前为止,虽然现场实践已取得较好成效,但裂缝暂堵转向的力学机理、扩展规律和调控方法等尚处于探索阶段,迫切需要开展人工裂缝暂堵转向机理和规律研究。本文探索了新的实验方法,发展了水力压裂数值算法,通过岩芯测试、物理模拟和数值模拟研究,对非常规储层的可压性和转向能力、转向剂对裂缝的暂堵规律、裂缝转向扩展规律进行了研究,主要取得成果如下:(1)致密储层成缝能力测试与评价。 储层成缝能力(可压性)是裂缝转向的基础和重要影响因素。实验发现:(1)页岩存在强微观非均质性,并与矿物成分、天然裂隙和TOC含量等一起,是影响页岩储层成缝能力的重要因素。 (2)流体对页岩的岩石力学性质具有显著影响,并与页岩储层的超低含水饱和度、粘土含量、TOC和微纳米孔隙有关。(3)基于基质脆性、天然裂隙密度和声发射活动性,建立了综合评价致密储层成缝能力的新方法。 油田现场应用说明此方法是可行的。(2)裂缝转向机理和规律的真三轴模拟实验研究。 利用真三轴水力压裂物模实验装置,研究了纤维暂堵裂缝的转向扩展规律,得出裂缝转向的主要控制因素为储层成缝能力及其非均质性、水平主应力差、天然裂缝分布、初级裂缝宽度、纤维浓度、粘度与排量等,得到了暂堵形成的条件
与图版,并给出了裂缝发生转向时的临界应力差;并以人工裂缝倾角、地应力差、成缝能力和缝内流压为主要参数,建立了裂缝转向能力的评价模型。(3)基于PGD 法(Proper Generalized Decomposition),针对水力压裂裂缝转向和网络化扩展数值模拟需要,建立并求解了完全耦合条件下水力压裂裂缝扩展模型,PGD算法 适合于高效、快速求解以非线性、瞬态、耦合为特征的水力压裂问题,计算速度明显快于传统的有限元方法。 (4)应用PGD算法进行了裂缝转向的模拟,结论与真三轴物理模拟结果一致。裂缝转向主要控制因素为储层性质、水平主应力差、缝间干扰、裂缝暂堵效率、粘度与排量等。 在低应力差、较短裂缝间距条件下,缝间干扰强,裂缝端部较容易发生转向;天然裂缝剪切滑移对裂缝转向具有明显影响,在剪应力和流体压力联合作用下,裂缝更易转向;在转向处裂缝宽度和净压力发生突变,缝宽变窄,净压力降低。本文研究成果将为非常规油气转向压裂改造提供理论依据和技术支持。
水力压裂造缝机理 水力压裂裂缝的形成和延伸是一力学行为，水力裂缝的形态与方位对于有效发挥压裂对储层的改造作用密切相关，必须学握水力压裂的裂缝起裂与延伸过程的力学机制。木节从地应力场分析及获取方法入于介绍水力裂缝的形成机理、造缝条件、裂缝形态与方位、破裂压力预测方法。 在致密地层，首先向井内注入斥裂液使地层破裂，然后不断注液使斥裂缝向地层远处延伸。显然.地层破裂斥力昴拓.反映出注入流体斥力要克服由于应力集中而产生的枚為井壁应力以及岩石抗张强度。一旦诱发人匸裂缝.井眼附近应力集中很快消失，裂缝在较低的圧力下延伸?裂缝延伸所需要的斥力随着裂缝延伸引起的流体流动摩阻増加使得井底和井口斥力増加。停泵以后井筒摩阻为零.斥裂缝逐渐闭合?施匸压力逐渐降低。 对于商渗透地层或存在裂缝带.地层破裂时的井底压力并不出现明显的峰值。 一、地应力场分析与测量 地下岩石的应力状态通常是三个相互垂直且互不相等的主应力(principal stress)。地应力场不但影响到水力压裂造缝过程?而且通过井网与人1：裂缝方位的配合关系彩响到汕藏开发效果。 1.地应力场 存在于地壳内的应力称为地应力(in-situstress),是由于上樓岩层重力、地壳内部的垂直运动和水平运动及 其它因素综合作用引起介质内部做位面积上的作用力。包括原地应力场和扰动应力场两部分。前者主要包括重力应力、构造应力.孔隙流体斥力和热应力等：后者主要是指由于人匚扰动作用引起的应力。 1)重力应力场 是指沉积盆地中的储层受到上覆岩层重力作用而形成的应力分布。 在地层中孔隙流体压力作用下，部分上覆岩层的重力被孔隙流体压力所支撑。但由于颗粒间胶结作用.孔隙压力并未全部支撑上覆地层圧力。 Terzaghi认为：地层岩石变形由有效应力引起。假设地层岩石为理想的均质各向同性线弹性体，弹性状态下垂向载荷产生的水平主应力分量由广义胡克(Hook)定律汁算。 E和v为岩石力学参数，典型值见表6?1。它们与岩石类型和所受到的困汗.温度有关。 表6?1常见岩石的泊松比与杨氏模址 因岩体水平方向上应变受到限制，即ex=0. ey=Oo 砂岩的泊松比一般在0.15^0.27之间。泊松比越大.水平主应力越接近垂向应力。考虑孔隙流体圧力后的地层水平主应力。 2)构造应力场 构造应力场是指构造运动引起的地应力场増虽。它以矢虽形式迭加在地层重力应力场中?使得水平主应力场不均匀。一般而言，在正断层和裂缝发育区是应力释放区.例如，正断层中的水平主应力可能只有垂向应力的1/3.而在逆断层或褶皱地帯的水平应力可以大到垂向应力的3倍。通常?构造应力场只有两个水平主应力，属于水平的平面应力状态，而且挤斥构造引起挤乐构造应力，张性构造引起拉张构造应力c 3)热应力场 热应力场是捋由于地层温度变化在其内部引起的内应力増虽.与溫度变化虽和岩石性质有关。油IB开发中的注水.注蒸汽和火烧油层等可以改变油藏的主应力大小，甚至主应力方向。 将油藏边界视为无穷大.考他其侧向应变受到约束.温度变化引起的水平应力増SDsx. DSy 2.地应力场确定
SPE 167097 Influence of Fracturing Fluid and Reservoir Temperature on Production for Complex Hydraulic Fracture Network in Shale Gas Reservoir Charles-Edouard Cohen, Xiaowei Weng, Olga Kresse, Schlumberger Copyright 2013, Society of Petroleum Engineers This paper was prepared for presentation at the SPE Unconventional Resources Conference and Exhibition-Asia Pacific held in Brisbane, Australia, 11–13 November 2013. This paper was selected for presentation by an SPE program committee following review of information contained in an abstract submitted by the author(s). Contents of the paper have not been reviewed by the Society of Petroleum Engineers and are subject to correction by the author(s). The material does not necessarily reflect any position of the Society of Petroleum Engineers, its officers, or members. Electronic reproduction, distribution, or storage of any part of this paper without the written consent of the Society of Petroleum Engineers is prohibited. Permission to reproduce in print is restricted to an abstract of not more than 300 words; illustrations may not be copied. The abstract must contain conspicuous acknowledgment of SPE copyright. Abstract Production from shale reservoirs depends greatly on the efficiency of hydraulic fracturing treatments. Cumulative experience in the industry has led to several best practices in treatment design, which have improved productivity of these reservoirs. Nevertheless, shale reservoirs still bring challenges to stimulation engineers, due to the complex physics involving interactions with natural fractures, stress shadow effects and proppant transport in complex fracture network. One of the challenges regards fluid and proppant selection, in particular, the issue is how to achieve the desired fracturing fluid viscosity inside the fracture for optimum proppant placement into an expanding complex fracture network. The rheological properties of the fracturing fluid depend on its temperature history, hence understanding the temperature distribution in the hydraulic fracture network is a key consideration for a successful treatment and a more accurate fracture prediction. This paper investigates the relation between reservoir temperature, fracturing fluid properties and production through fracturing-to-production simulation workflow. The paper first presents a temperature model implemented into the UFM model, which is a comprehensive complex fracturing simulator for shale reservoirs, accounting for interaction with natural fractures, stress shadow effects, and proppant transport in a complex networks. Based on the fracture geometry, proppant placement, and reservoir properties, a semi-analytical production model UPM is used to estimate the production. This workflow is used to first understand the temperature distribution in the expanding fracture network and understand its evolution as a function of several parameters such as reservoir temperature and rheological properties of the fracturing fluid. Then the associated production forecast provides guidelines on how to achieve optimum proppant and fluid selection based on the reservoir temperature for maximizing production. Introduction One particular aspect of shale plays compared to conventional resources regards the critical role that the design and execution of the hydraulic fracturing treatments plays in well productivity. The industry has learnt through many years of trial and error several best practices regarding hydraulic fracturing of shale reservoirs. Often the learning curves begin with the past experiences on conventional reservoirs where the fracture is believed to be bi-wing. Shale reservoirs bring new challenges due to the complex physics involving interactions with natural fractures, stress shadow effects and proppant transport in complex fracture network. One important parameter to consider is the rheology of the fracturing fluid, which depends on the temperature history inside the fracture network. This will affect both the geometry of the hydraulic fracture network (HFN) and the proppant placement inside the network. Therefore, understanding the temperature distribution in the HFN is important in order to optimize fracture complexity, proppant placement, and ultimately production. The objective of this paper is to investigate the relation between the temperatures inside the HFN, the fluid and proppant selection, and the production, through a simulation workflow. The simulation workflow uses the UFM model (Weng et al., 2011) for simulating the hydraulic fracturing process. It accounts for interaction with natural fractures, stress shadow effects, and proppant transport in a complex networks. Then the workflow automatically exports the properties of the resulting HFN (geometry, conductivity, ect.) as well as the appropriate reservoir properties to the semi-analytical production model UPM to estimate the production. This workflow was previously described in Cohen et al. (2012) and a previously published parametric study by Cohen et al. (2013) illustrated how it can help understanding some of today’s best practices and be used to optimize treatment design. To simplify the analysis, this
水平井重力定向射孔方式研究 测井技术 WELL LOGGING TECHNOLOGY 1999年第23卷第1期vol.23 No.1 1999 -------------------------------------------------------------------------------- 袁吉诚陈锋 摘要介绍了内定向和外定向两种水平井重力定向射孔方式，从运用范围、定向精度的定量分析以及定向射孔的检测手段方面比较了两者的优缺点，列举了该技术在国内的使用情况，并讨论了特殊井况下水平井定向射孔方式的优选方法。 主题词：水平井定向射孔精度优选法 On Oriented Gravity Perforating Modes in Horizontal Well． Yuan Jicheng, Chen Feng. ABSTRACT Internal and external oriented gravity perforating modes for horizontal well are introduced herein.The advantage and disvantage of the two modes are compared in terms of application range,orientating accuracy and the checking means to examine the oriented perforating results.Their application status in China is enumerated and the optimization of oriented perforating in horizontal well is summarized too. Subject Terms：horizontal well oriented perforating accuracy optimization 引言 水平井射孔一般要求向水平两侧或两侧以下30°方向射孔以免造成地层砂向井筒内沉降和底水突进。目前，国内外的水平井重力定向方式大致有两种：一种是采用在枪身外焊翼翅，配合转动接头，靠翼翅与井壁摩擦阻力不平衡，在偏心重力作用下实现枪串的整体转动来进行射孔定位(称外定向)；另一种是在枪身内采用弹架偏心设置，配合偏心支撑体，在偏心重力作用下弹架旋转实现每根枪射孔定位(称内定向)。经过长时间的使用和研究对比，我们认为，在水平井射孔中采用内定向方式的优点更多，在一般条件下，应优先采用内定向方式。在特殊井况下则要经过研究对比，方能决定采用哪一种定向方式。 内定向方式的优越性 1．在相同套管尺寸下内定向方式可选择更大外径的射孔枪 无论采用何种定向方式，安全是第一重要的。由于水平井射孔井段很长，为了不发生卡井事故，根据经验我们将枪体的包容外径与套管内径的尺寸之差(间隙)确定为≥10mm，在此基础上来讨论这两种定向方式。表1为3种套管尺寸的枪体外径选择表。
油气藏评价与开发 第7卷第5期2017年10月 RESERVOIR EVALUATION AND DEVELOPMENT 页岩气水平井分段压裂复杂缝网形成机制 许文俊，李勇明，赵金洲，陈曦宇，彭瑀 （西南石油大学油气藏地质及开发工程国家重点实验室，四川成都610500） 摘要：水平井分段压裂是页岩气高效开发的重要技术手段，有意识地利用水力裂缝沟通页岩储层中的天然裂缝，使其闭合的部分重新开启，开启的部分又相互连通，从而在地层中形成具有较大规模的复杂裂缝网络，有利于实现地层中页岩气向井筒的高效流动。为了合理优化页岩储层压裂设计方案，提高页岩储层压裂改造效果，需先认清页岩水平井分段压裂复杂缝网形成机制。基于位移不连续理论，建立了水平井分段压裂多裂缝干扰模式下的地应力场模型，分析了天然裂缝在复杂地应力场和存在压裂液滤失作用的情况下，发生张开或剪切破裂形成复杂缝网的机理。分析表明：水力裂缝诱导应力虽能降低地层原始水平应力差，但也会增加地层中天然裂缝发生张开和剪切破裂的难度，不利于复杂裂缝网络的形成。压裂液滤失是导致地层中天然裂缝发生张开和剪切破裂形成复杂裂缝网络的关键因素，天然裂缝的剪切破裂区域要远大于张开破裂区域，多条水力裂缝滤失效应的叠加更有利于形成具有较大波及区域的复杂裂缝网络。充分考虑压裂液滤失对复杂裂缝网络形成的影响，对提高页岩气水平井分段多簇压裂改造效果具有重要意义。 关键词：分段压裂；位移不连续理论；剪切破裂区域；张开破裂区域；复杂缝网 中图分类号:TE357文献标识码:A Formation mechanism of complex fracture network under horizontal well staged fracturing in shale gas reservoir Xu Wenjun,Li Yongming,Zhao Jinzhou,Chen Xiyu and Peng Yu (State Key Laboratory of Oil and Gas Reservoir Geology and Exploitation,Southwest Petroleum University,Chengdu,Sichuan 610500,China) Abstract:Horizontal well staged fracturing is an important technology for shale gas production,whose essence is to use hydraulic fracture to activate natural fractures.The natural fractures can make closed parts reopen and opened parts interconnect,and then form complex fracture network in shale reservoirs,accordingly,shale gas will flow to the wellbore through complex fracture network efficiently.In order to optimize shale reservoir fracturing design and improve the effects of shale reservoir fracturing,it is necessary to fully understand the formation mechanism of complex fracture network in staged fractured shale horizontal wells.Based on the displacement discontinuity theory,a complex stress field calculation model which takes into consideration hydraulic fracture inter?ference is established,which analyzes the mechanism that natural fractures occur open and shear fracture,and then the complex fracture network under the circumstance of complex ground stress field and fracturing fluid leak-off was formed.The results demon?strate that although the hydraulic fracture induced stress field can reduce the original horizontal stress difference,it would also in?crease the difficulty of natural fractures opening and shearing,which is unbeneficial for the formation of complex fracture network. Moreover,it is attained that fracturing fluid leak-off is the key factor that leads to the open and shear fracture of natural fractures in the formation of complex fracture network and the shear rupture zone of natural fractures is much larger than the open rupture zone, furthermore,the superposition of multiple hydraulic fracture filtration effect is more favorable for the formation of complex fracture network with a larger spread area.The impacts of fracturing fluid leak-off on complex fracture network have important significance for improving staged fracturing transformation of shale horizontal wells. Key words:staged fracturing,displacement discontinuity theory,shear rupture zone,open rupture zone,complex fracture network 收稿日期：2016-10-31。 第一作者简介：许文俊（1991—），男，在读博士研究生，油气田增产改造理论与技术方面的研究。 基金项目：国家自然科学基金重大项目“页岩地层动态随机裂缝控制机理与无水压裂理论”（51490653）；国家重点基础研究发展计划“中国南方海相页岩气高效开发的基础研究”（2013CB228004）。