储层压实致套管损坏力学机理研究重复压裂裂缝起裂角模型研究高含

断块油气田2014年5月Fracture reorientation mechanism of refracturing and reservoir evaluation methodsLi Shibin,Wang Changhao,Zhang Ligang (Northeast Petroleum University,Daqing 163318,China)Abstract:The mechanical properties of reservoir will produce certain effect on the fracture development of refracturing.In order to improve the production effect of refracturing,using the simulation and calculation of the finite element analysis software Comsol and combined with the fluid -solid coupling theory,some parameters such as ground stress deviation are analyzed and the influence law of various factors on the fracture reorientation is ing the orthogonal experiment method,multi -factor analysis is conducted and the influence weight of various factors is determined,then the forecasting model for the fracture reorientation distance of refracturing can be bined with the relationship models between reorientation distance built on rock mechanics parameters and reservoir physical property parameters of the concrete blocks and various factors and the evaluation chart,the feasibility of refracturing on the target area has a certain guiding significance.Key words:refracturing;fracture reorientation distance;fluid -solid coupling;numerical simulation of finite element;influence factor重复压裂裂缝转向机理及储层评价方法李士斌，王昶皓，张立刚（东北石油大学，黑龙江大庆163318）基金项目：国家自然科学基金项目“基于应力￣渗流￣损伤多场耦合的清水压裂机理及储层筛选研究”（51274069）摘要储层的力学特性对重复压裂的裂缝发育有一定的影响。

页岩气储层水力压裂复杂裂缝导流能力实验研究王雷;王琦【摘要】为研究页岩气储层水力压裂后复杂裂缝导流能力,运用FCES-100裂缝导流仪,选取页岩地面露头岩心,加工成符合实验要求尺寸岩心板,将页岩复杂裂缝简化为转向裂缝和分支裂缝两种形式,用陶粒和覆膜砂两种类型支撑剂进行导流能力实验测试.实验结果表明:裂缝形态对导流能力影响较大,裂缝转向后导流能力明显低于单一裂缝,低闭合压力条件下转向裂缝与单一裂缝导流能力相差35％～ 40％,随闭合应力增大,差距逐渐增大;低闭合压力下陶粒导流能力高于覆膜砂,而当闭合压力增大后覆膜砂的导流能力反超陶粒,低铺砂浓度下反超趋势更加明显;分支裂缝存在时,等量支撑剂多条分支裂缝的等效导流能力小于单一裂缝,高闭合压力下分支裂缝中不同分支铺砂浓度的差异越大,导流能力与单一裂缝越接近.%In order to study the seepage capacity of complex fracture after fracturing of shale gas well,the outcrop shale being processed into the core plates whose size meets the requirements of the experiments,the complex fractures in the shale being simplified to two types:turning fractures and branching fractures,and ceramsite and coated sand being used as proppant,the seepage capacity of 2 kinds of complex fractures was tested by FCES-100 fracture flow deflector.The experimental results show that:the fracture morphology has a great influence on its seepage capacity,the seepage capacity of turning fracture is lower 35％～40％ than that of single fracture under low closing pressure,and the difference between both increases gradually with the increase of closing pressure;under low closure pressure,the seepage capacity of the ceramic proppant fracture is higherthan that of the coated proppant fracture,but with the increase of the closure pressure,the seepage capacity of the coated proppant fracture increases gradually and exceeds that of the ceramic proppant fracture,and the exceeding trend becomes more obvious under low sand concentration;the equivalent seepage capacity of branching fracture is lower than that of single fracture under the same amount of proppant,the difference between both dwindles with the increase of the difference in the sand concentration of different branch cracks under high closure pressure.【期刊名称】《西安石油大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2017(032)003【总页数】5页(P73-77)【关键词】页岩气井;水力压裂;裂缝导流能力;支撑剂;复杂裂缝【作者】王雷;王琦【作者单位】中国石油大学(北京)石油工程教育部重点实验室,北京102249;中国石油勘探开发研究院,北京100083【正文语种】中文【中图分类】TE357.1王雷,王琦.页岩气储层水力压裂复杂裂缝导流能力实验研究[J].西安石油大学学报(自然科学版),2017,32(3):73-77.WANG Lei,WANG Qi.Experimental research on seepage capacity of complex fracture in shale gas reservoir after hydraulic fracturing[J].Journalof Xi′an Shiyou University (Natural Science Edition),2017,32(3):73-77.页岩气储层渗透率低、物性差，不采取增产改造措施一般没有工业产能[1-2]，而水力压裂是提高页岩气井生产能力的有效措施[3]。

实验室钻样及造缝 时，都是沿岩心长轴造缝和钻样 ，所以在渗透 率 测量时 ，可以认为流体 流动方 向与裂缝面之 间的夹 角为０ ，即公 。
式 （ １）可以简化为 （ ２）：
ｅ３
ｋ —２ ｙ １— Ｄ
（ ２）
假定裂缝 刚好经过岩心端 部直径 ，则间距Ｄ 为岩 心直 径。按样品 的直径 为２ ｍｍ 算 ，实 际有效 渗流 面积 控制 的裂 缝 间距 可用 下式 ５ 计 （ ３）来表示 ：
计 围压上升和 围压下降 ２ 个过程 ，来模拟渗透 率恢复 的过程 ；③ 每一 个应 力点在渗 透率稳定 时持续 １ｒｉ ， 点增加应 力 ，在相 应的应 ０ ｎ ａ 后 逐 力点上 ，用裂缝多参数测试系统测定Ｋ。
２ 实验分析
＾
运 用裂缝宽度 与渗透率之 间关系平行板理论模型 与实验 条件结合 来求取裂缝 宽度值 。
Ｄ’ ＝ ・ Ｄ ） （ ３）
不 同有 效应力条件 ，进行裂缝应 力敏感性试验研究能够 为致密砂岩气 藏钻 井完井储层保护及增产改造措施 的实施提 供基础力学参数 。
１ 样 品 及 实 验 内容
（ ） １ 实验 样 品 。实验 岩 样选 自川西地 区 某气藏 产 层 的井 下岩
近几年来 ，由于国内油气需求和油气 田开发难 度的加大 ，对一些 非常规 储层的研究显得越 来越重要。在油气 田的钻井 与开 发过程 中， 渗透 率将随着有效应 力的变化而变化 ，这种现 象称 为储层岩石的渗透 率应 力敏感 陛。针对致密砂 岩储 层 ，气井钻井 完井过 程 、开发及压裂 等增 产改造工程 中有效应 力增加带来的裂缝应 力敏 感性损害的研究是 近期 研究 的重点… 。对于 以上 工程所涉 及到的岩 石力学参数需 要考虑

石油机械2017 年第45 卷第1 期CHINA PETROLELM MACHINERY— 75 —◄油气田开发工程►页岩气水力压裂中套损机理及其数值模拟研究+高利军1柳占立1乔磊2庄茁1杨恒林2(1.清华大学航天航空学院2.中国石油集团钻井工程技术研究院）摘要：在页岩气开采的水力压裂过程中，套损时有发生，严重影响页岩气开采效率。

明确套 损机理及其影响因素有助于有针对性地采取缓解措施，避免套损。

鉴于此，分析了压裂过程中储 层的变形特征，同时综合考虑微地震数据和套损规律等信息，指出压裂施工中套损的主要机理是 储层滑移引起的套管剪切。

建立了水平井尺度的套损有限元模型，其中利用虚拟热膨胀模拟注液 后压裂改造区的体积增加效应，采用单元埋入技术模拟套管和地层之间的相互作用。

分析结果表 明：天然裂缝长度和倾角对套损有较大影响，但增加套管壁厚不能缓解套损。

研究成果对认识和 缓解压裂中的套损有一定的理论指导意义。

关键词：套损机理；储层滑移；水力压裂；页岩气；数值模拟中图分类号：丁瓦256文献标识码：入如：10.16082/】.（:吐[^吼.100卜4578.2017.01.016M e c h a n ism A n a ly sis a n d N u m e r ic a l S im u la tio n o f C a sin g F a ilu r e inH y d r a u lic F r a c tu r in g o f S h a le G a s F o r m a tio nGao Lijun1Liu Zhanli1Qiao Lei2Zhuang Zhuo1Yang Henglin2(1. School of Aerospace Engineering, Tsinghua University；2. CNPC Drilling Research Institute)Abstract：Casing failure occurs frequently during the hydraulic fracturing process ol shale gas formation, which seriously influences the shale gas recovery efficiency. Defining the mechanism ol casing failure and its influ­encing factors are helpful for mitigation measures and avoiding casing failure. In view of this, the deformation of reservoir during hydraulic fracturing has been analyzed. Combined the knowledge of microseismic data and casing failure rule, it is pointed out that the main mechanism of casing failure during fracturing is casing shear caused by formation slippage. A finite element model of the casing failure in horizontal wells has been established, in which the volume expansion effect of the stimulated zone was simulated by virtual thermal expansion, and the interaction between the casing and the formation was simulated by the unit embedment technique. The results show that the nat­ural fracture length and dip angle have great influence on the casing failure, and the increase of casing wall thick­ness could not reduce casing failure. The study results could provide certain theoretical guidance in understanding and mitigating casing failure in hydraulic fracturing.Key words：casing failure mechanism；formation slippage; hydraulic fracturing；shale gas；numerical sim­ulation发生，导致后续在下放通井规、桥塞以及磨鞋等工0引言具时遇阻，最终被迫放弃对部分区段的压裂改造，使页岩气采收率降低[|]。

某一油藏，渗透率 0.1mD；生产压差 10MPa，孔隙度为 0.08。地层有效厚度 12m，原 油粘度 3.84mpa•s，地层水粘度 0.5 mpa•s，原油体积系数 1.12。水平井长度 800m，等间距 压裂 10 段，压裂裂缝长度均为 180m，导流能力 20D•cm；井筒半径为 0.1m；渗透率变异系 数为 0.01MPa-1，采用弹性能量驱替枯竭式开采。
图 1 压裂水平井多裂缝干扰及流固耦合效应、启动压力梯度、渗透率变形系数对产能影响
从图 1 模拟对比中可以看出， 考虑流固耦合效应的产量低于未考虑流固耦合时的， 考虑 多裂缝干扰预测的压裂水平井产量低于未考虑多裂缝干扰情况； 随着启动压力梯度增大， 压 -1 裂水平井的日产量递减；当启动压力梯度大于 0.01MPa 时，影响作用显著；随着变形系数 的增大，压裂水平井的日产量递减，但变形系数的大小仅影响日产量的高低，没有改变产量 递减的变化趋势。可见，考虑多裂缝干扰及流体渗流时流固耦合效应、启动压力梯度、渗透 率变形系数的压裂水平井产量模型预测的产量更接近实际情况。
一、 引言
研究表明，在致密油藏开采过程中，随着压力的下降,岩石骨架承受的有效应力增加, 储层岩石孔隙和裂缝发生形变，渗透率降低,参数反过来影响流体流动，形成相互耦合的过 程，并影响油藏产能及最终采收率。目前，对致密油储层压裂水平井的渗流理论研究尚处于 [1] 起步阶段，国内学者采用电模拟方法对复杂裂缝网络水平井产能影响因素进行分析 ，但是 不能真实反映储层性质。 此外， 国内外学者还采用离散化数值模拟方法来研究体积压裂井产 [2] 能 ，研究周期长，不能快速准确描述体积压裂裂缝中流体流动。这些研究尚未综合考虑启 动压力梯度、压敏效应、非达西渗流理论、基质渗流与裂缝渗流的耦合效应。本文基于等值 渗流理论及流场划分原则，考虑启动压力梯度、压敏效应、非达西渗流理论，建立了致密储 层压裂水平井多裂缝干扰流固耦合非达西渗流数学模型。

[收稿日期]2011-07-20[基金项目]中国石油天然气集团公司重大专项(2008E -1610)。

[作者简介]汪伟英(1959-),女,1982年大学毕业,硕士,教授,现主要从事石油工程方面的教学与研究工作。

钻井过程中裂缝性储层伤害机理及试验评价方法汪伟英 (长江大学石油工程学院,湖北荆州434023)张顺元,王 玺 (中石油钻井工程技术研究院,北京100083)蒋光忠,彭春洋,黄志强 (长江大学石油工程学院,湖北荆州434023)[摘要]在对裂缝性油藏岩石孔隙结构、应力敏感性、渗流规律研究的基础上,提出采用人为造缝的方法模拟地层岩石裂缝开度,通过测定钻井液污染前后岩心渗透率的变化,评价钻井液对储层的伤害程度。

以哈萨克斯坦肯基亚克油田为例,针对钻井过程中的储层伤害机理进行试验评价。

结果表明,对裂缝宽度很小的岩心,固相颗粒堵塞在岩心表面;对裂缝宽度大于100 m 的岩心,固相颗粒进入岩心深处,造成严重伤害。

裂缝宽度越大,伤害程度越严重。

因此,对裂缝性油藏,如果裂缝宽度很大,应考虑使用平衡钻井或欠平衡钻井,以达到保护储层的目的。

[关键词]钻井;裂缝性储层;裂缝宽度;储层伤害;评价方法[中图分类号]T E258[文献标识码]A[文章编号]1000-9752(2011)10-0108-04储层损害的实质是储层中流体渗流阻力增加,致使渗透性下降,其后果将对油气产量产生至关重要的影响。

目前国内外常用的评价储层伤害的试验方法基本上可以分为储层敏感性系统评价试验和模拟动态施工过程中的工程模拟试验两大类。

评价方法的基础理论主要是以常规砂岩油气藏储层特性及渗流规律为基础,对裂缝性油气藏储层伤害评价还未有一个统一的试验方法和评价标准。

笔者在常规油气藏储层伤害评价试验行业标准的基础上,通过对低渗透裂缝性油气藏的孔隙结构特征、应力敏感特征、液体渗流规律的研究,提出适合该类油气藏的储层伤害评价方法,并以哈萨克斯坦肯基亚克油田为例,针对钻井过程中的储层伤害机理进行试验评价。

Abstract：To understand hydraulic fracture initiation mechanism of perforated horizontal well in shale play，the fracture initiation models of a 3D single-stage three clusters perforation and a single cluster perforation (containing natural fracture) were established by using Abaqus finite element calculation software. The effects of crustal stress，wellbore orientation，perforation parameters and natural fracture on fracture initiation pressure and location was studied. The results show that the initiation pressure of open hole perforation is far below that of the casing perforation. The fracture initiation pressure increases with the increasing of the minimum horizontal stress，but the influence degree is controlled by the ratio of vertical stress to the minimum stress. The effects of the maximum horizontal stress and vertical stress on the initiation pressure is very weak. The initiation pressure decreases roughly with the wellbore azimuth increases， when the natural fracture is presented， the initiation pressure does not show any linear law. The shear slip for natural fracture easily appears in the shear stress zone. Initiation pressure

建立人工水力裂缝与天然裂缝相交时的示意
图，如图 １所示。地层的最大、最小水平主应力分别
为 σＨ 和 σｈ；水力裂缝与天然裂缝之间的夹角为逼 近角度，记为 θ；沿天然裂缝方向的正应力为 σ和切
应力为 τ。根据弹塑性力学知识可以得出天然裂缝
壁面处的应力分量如式（１）：
{σ＝σＨ２＋σｈ＋σＨ２－σｈ·ｃｏｓ［２（９０°－θ）］ （１） τ＝σＨ２－σｈ·ｓｉｎ［２（９０°－θ）］
当水力裂缝延伸遇到天然裂缝时，裂缝的延伸 方向与天然裂缝的壁面的受力状态、缝内净压力、岩 石内聚力 等 有 关［７］。 水 力 裂 缝 遇 到 天 然 裂 缝 时 会 出现两种情 况［８］：① 穿 过 天 然 裂 缝 继 续 延 伸；② 沿
收稿日期：２０１９－０２－２５；修回日期：２０１９－０７－１８ 基金项目：中国石油天然气股份有限公司“十三五”重大专项 “柴 达 木 盆 地 建 设 高 原 大 油 气 田 勘 探 开 发 关 键 技 术 研 究 与 应 用 ”下 课 题 四 “柴达木盆地老油区精细调整及提高采收率关键技术研究”（项目编号 ２０１６Ｅ－０１）。 作者简介：张勇（１９８５－），工程师，理学学士，２００８年毕业于长江大学地球化学专业，主要从事油田措施改造工艺研究及现场试验。地 址：（７３６２０２）甘肃省敦煌市七里镇青海油田钻采工艺研究院，电话：１８９９７３７１５８５，Ｅｍａｉｌ：５１８９８１１１＠ｑｑ．ｃｏｍ
２１ １３．４５
１３ １２ １２．８
通过表 １可以看出，以英西区块为代表的青海 油田具有典型的高应力差、裂缝发育特征。目前对
于高应力差下天然裂缝发育的储层是否能够形成缝 网研究较少。针对该问题，本文开展高应力差下缝 网压裂的可行性机理研究。
图 １ 水力裂缝和天然裂缝相交示意图

收稿日期: 2020-04-29 国家科技重大专项“大型油气田及煤层气开发”课题 4“页岩气排采工艺技术与应用”( 编号：2017ZX05037-004) 资助
摘要 油气勘探开发领域从常规油气向非常规油气跨越，是石油工业发展的必然趋势。全球“页岩气革命”推 动页岩气勘探开发技术得到了迅速发展，水力压裂成为页岩气高效开发的关键技术之一。为了实现致密页岩储 层的商业开采，必须通过大规模全井段储层缝网体积改造才能获取经济产能。目前复杂裂缝网络的形态和扩展 规律仍是压裂施工中面临的关键难题，严重制约了页岩气资源的合理开发。本文归纳总结了目前常见的裂缝扩 展规律研究方法并分析了不同方法在研究裂缝扩展规律问题时存在的优缺点。此外，在页岩水力压裂裂缝扩展 的已有实验和数模的研究基础上，从地质和工程因素两个角度分析了对水力裂缝扩展规律的影响，系统总结了 各因素影响下的裂缝扩展规律，取得了如下认识：(1) 页岩物理及力学性质影响裂缝的扩展，高脆性，非均质性 强的地层容易形成复杂裂缝网络；(2) 地应力是影响裂缝扩展的最主要因素，决定了裂缝扩展的方向与裂缝形 态；(3) 页岩储层中的天然弱面 ( 层理与天然裂缝等 ) 是产生复杂裂缝的重要原因，其弱面性质、产状以及地应力 共同决定了裂缝能否穿过弱面扩展；(4) 高施工排量和高黏度可以有效增加储层的压裂改造范围，但是裂缝复杂 程度低；(5) 射孔方式能影响裂缝复杂程度，螺旋射孔得到的裂缝形态最复杂，平面射孔的裂缝形态最简单。通 过实验和数模可以研究特定地层和施工条件下的裂缝扩展规律，但是无法满足现场真实情况下的复杂裂缝网络 的裂缝扩展规律的研究。未来对于页岩储层裂缝扩展规律的研究仍然以实验和数值模拟方法为主，不断改进和 完善复杂裂缝网络的模拟，同时大力发展裂缝形态监测技术，更加准确的描述实验和现场压裂裂缝的形态。此 外积极探索研究裂缝扩展规律的新方法，为我国非常规页岩油气资源的勘探开发提供强有力的储层改造理论保 障。

储层裂缝的综合表征技术储层裂缝是指沉积岩层中的裂缝或缝隙，它们对油气储层的渗透性和储集性能有着重要影响。

因此，准确地综合表征储层裂缝的特征是油气勘探开发中的关键问题之一。

本文将介绍几种常用的储层裂缝综合表征技术。

一维裂缝参数表征技术是一种简单而有效的方法。

它通过测量岩心样品中裂缝的长度、宽度和密度等参数，来表征裂缝的分布和特征。

这种方法适用于储层裂缝较少且分布较均匀的情况。

通过对一系列岩心样品的测试和分析，可以获得储层裂缝的统计特征，进而对裂缝的形成机制和储层的渗透性进行定量评价。

声波测井是一种常用的储层裂缝表征技术。

它利用声波在岩石中的传播特性，通过测量声波数据来推断储层中裂缝的存在和性质。

声波测井可以提供储层裂缝的方位、长度、宽度和密度等信息，从而为储层评价和开发提供重要依据。

同时，声波测井还可以结合其他地球物理数据，如电阻率测井和密度测井等，来进行综合解释和分析，提高裂缝表征的准确性和可靠性。

地震反演技术也被广泛应用于储层裂缝的综合表征。

地震反演是一种将地震数据与地下介质模型进行匹配的方法，通过反演得到地下介质的物理参数，如波速和密度等。

在储层裂缝表征中，地震反演可以提供裂缝的几何形状、分布范围和孔隙度等参数。

这种方法适用于储层裂缝较多、分布较复杂的情况。

然而，地震反演技术需要大量的地震数据和高性能计算设备支持，所以在实际应用中具有一定的限制。

数值模拟方法是一种基于物理模型的储层裂缝表征技术。

它通过建立储层裂缝的数值模型，利用数值计算方法求解模型中的物理过程和现象，从而得到裂缝的形态和分布规律。

数值模拟方法可以模拟储层裂缝的形成、演化和影响等过程，为储层开发和优化提供科学依据。

然而，数值模拟方法需要考虑多种物理过程和复杂的计算模型，所以在实际应用中需要具备一定的专业知识和技术水平。

储层裂缝的综合表征技术包括一维裂缝参数表征、声波测井、地震反演和数值模拟等方法。

每种方法都有其适用的场景和优势，可以根据实际需求选择合适的技术手段来进行储层裂缝的综合表征。

储层天然裂缝与压裂裂缝关系分析李玉喜 肖淑梅(大庆石油学院经管系) (大庆职工大学)　 摘要　方法　运用构造物理分析方法,论述了储层中天然裂缝与压裂裂缝之间的关系。

目的　确定天然裂缝对人工压裂裂缝的影响。

结果　储层中不同天然裂缝组合及其与最大主应力间的相对方位,决定了压裂裂缝的方位和裂缝宽度等空间分布规律。

结论　天然裂缝在压裂时活动与否,主要取决于地应力差、岩石和天然裂缝的抗张强度及裂缝与最大主应力方向间的夹角等因素;在压裂造缝时要充分考虑现今应力场特征、岩石和天然裂缝的力学特征及其组合规律。

主题词　低渗透储集层 天然裂缝 压裂裂缝 抗张强度 地应力 分析引 言人工压裂造缝是提高低渗透油田产油率的重要手段之一。

在储层为均质体时,压裂裂缝的方向、形态受现今地应力场的特征控制[1]。

当储层有天然裂缝存在时,天然裂缝的抗张强度很低或为零,使得岩石的均一性受到破坏,这必然影响到压裂裂缝的产出特征。

本文在对裂缝性岩石压裂时一般破裂规律分析的基础上,阐述了储层中不同天然裂缝组合对压裂裂缝特征的影响。

裂缝性岩石压裂时一般破裂规律分析当岩石为均质体时(无限大平板),在与井壁平行(a=r,θ=0时)的最大主应力方向上,破裂压力与局部地应力、孔隙液压、岩石抗张强度等参数间的关系式为[1,2]:P f=3σ3-σ1-P p+S R(1)其中　a———井孔半径,m;P f———破裂压力,M Pa;P p———油层孔隙压力,M Pa;r———距井孔中心距离,m;S R———岩石抗张强度,M Pa;θ———任意径向方向与最大主应力间夹角;　σ1、σ3———最大、最小主应力,M Pa。

在距井孔中心距离大于10a时,应力基本恢复为原地应力值[3]。

即井孔周围的应力异常只存在于井孔周围几米范围之内。

若远离井孔,在不考虑压裂液渗流所引起的应力改变且岩石为均质体时,则压裂裂缝延伸时主要受原地应力状态和地层的抗拉强度控制,并沿最大主应力方向延伸。

? 声波测井新技术—多极子声波测井
多极子（主要是偶极）声波测井可提供 高质量的纵波、横波和斯通利波。斯通利波 的波形、能量和反射系数反映了有一定径向 延伸长度或连通较好的有效裂缝，计算反射 系数确定的裂缝张开度可用于定量评价裂缝 的渗透性。
偶极横波波形变密度显示VDL可识别裂缝 发育段。波形的显示特征受裂缝倾角影响。 低角度和网状裂缝VDL显示基本与层面相似， 并且纵横波和斯通利波能量衰减较大，斯通 利波出现“人”字型，“人”型中交叉的位 置即为裂缝发育的位置。
碳酸盐岩储层为非均质、低孔的储集类型，特别是 无法形成利于电磁波滑行波传播的泥饼。因此，在 储层裂缝发育段 TPL曲线出现严重的跳跃。电磁波曲 线的变化与裂缝的发育程度紧密相关。因此电磁波 测井适用于碳酸盐岩油藏裂缝段识别与的划分。
碳酸盐岩剖面电磁波测井曲线图。在裂缝发育处，电磁波曲线为 尖峰状，裂缝越发育尖峰值越高。如 3209—3210.6m为一条大裂缝，
G
C
A
F
B
H
E
D
裂缝在地震上的响应：在岩性背景控制下，能量衰 减、振幅降低、相位紊乱、频率突变、极性反转、 低速低伽玛。
相干体处理
相干体分析是通过计算地震数据体中相邻 道与道之间的非相似性，形成只反映地震道相 干与否的新数据体，描述地层和岩性的横向非 均质性。具有相同反射特征的区域表现为高相 关性，计算出的值为0；岩性变化的突变点则表 现为低相关性，计算出的值为1。运用相干数据 体高低相干性能快速、准确地识别断层、岩性 等异常地质现象，还能解释在常规解释中难以 确认的小断层、裂缝、扰曲等地质现象
?电磁波传播测井（ EPT）识别裂缝
电磁波在不同的界面上产生反射和折射。当入射角 等于临界角时，产生在井壁地层内滑行的电磁波。 由于仪器采用双发双收原理，主要接收滑行波的信 号，因而电磁波测井主要是探测冲洗带地层特征，

页岩储层压裂裂缝表面软化规律实验研究周彤;张士诚;杨柳;李四海;徐正辉【摘要】In order to study the effect of fracturing fluid retained in shale reservoir on the mechanical strength of fracturing surface,the spontaneous imbibition experiments of the typical shale reservoir cores in China were carried out,and the surface hardness of shale frac-turing fracture was tested. The relationship between the spontaneous imbibition ability of shale and the hardness of fracture surface was analyzed ,and the variation laws of the mechanical properties of shale fracture surface in different water-rock reaction stages were studied according to the experimental results. The results show that,the first day of water absorption is the main stage of hardness damage to sur-face hardness of shale fracture,the hardness damage of fracture surface caused in the stage accounts for 50% ~75% of the total dam-age,and then the hardness damage continuously and slowly increases with time. There is no direct relation between the imbibition rate of shale,the water absorption amount of the unit volume rock and the softening degree of fracture surface,but there is a positive correlation between the pore volume multiple of water absorption,the effective driving force coefficient and the softening degree of shale fracture surface,that is,the larger the pore volume multiple of water absorption,the effective driving force coefficient,the more intense the water-rock interaction.%针对中国典型的页岩储层开展自发渗吸对比实验,并结合页岩表面硬度测试,分析了页岩自发渗吸能力与裂缝表面软化程度的关系,研究不同水化阶段页岩裂缝表面力学性质变化规律.实验结果表明:吸水最初的1 d是裂缝表面发生硬度伤害的主要阶段,占总伤害的50%~75%,随后硬度伤害持续、缓慢增加;渗吸速率和单位体积岩石吸水量与页岩裂缝表面软化程度并没有直接关系,但吸水孔隙体积倍数、有效驱动力系数与页岩裂缝面软化程度有明显的正相关性,其值越高水岩作用越剧烈.【期刊名称】《西安石油大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2017(032)001【总页数】7页(P57-63)【关键词】裂缝;自发渗吸;页岩;表面硬度;伤害【作者】周彤;张士诚;杨柳;李四海;徐正辉【作者单位】中国石油大学(北京)石油工程学院,北京102249;中国石油大学(北京)石油工程学院,北京102249;中国石油大学(北京)非常规油气协同中心,北京102249;中国石油大学(北京)石油工程学院,北京102249;中国石油大学(北京)石油工程学院,北京102249【正文语种】中文【中图分类】TE122.2周彤,张士诚,杨柳,等.页岩储层压裂裂缝表面软化规律实验研究[J].西安石油大学学报(自然科学版),2017,32(1):57-63.ZHOU Tong,ZHANG Shicheng,YANG Liu,et al.Experimental study on surface softening law of fracturing fracture in shale reservoirs[J].Journal of Xi'an Shiyou University (Natural Science Edition),2017,32(1):57-63.水平井多级水力压裂技术是页岩气开发成功的关键，目标是形成体积裂缝网络。

２０１６ 年 第 ４４ 卷 第 １０ 期
高利军等： 页岩储层剪切套损的数值模拟及固井对策研究
— ７ —
段压裂开采页岩气， 但在施工过程中剪切套损时有
发生， 导致后续在下入桥塞或磨鞋等工具过程中遇
阻， 最终被迫放弃对部分区段的压裂改造 ［２－３］ ， 使
页岩气采收率大大降低， 这已成为影响页岩气高效
的裂缝网络， 提高储层渗透率， 实现页岩气的工业
规模开采 ［１］ 。 近年来， 我国在西南地区实现了分
∗ 基金项目： 国家自然科学基金重点项目 “ 页岩层水力压裂控制缝网的理论、 计算和实验研究” （ １１５３２００８） ； 全国优秀博士学位论文
作者专项资金资助项目 （２０１３２６） 。
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石 油 机 械
ＣＨＩＮＡ ＰＥＴＲＯＬＥＵＭ ＭＡＣＨＩＮＥＲＹ
２０１６ 年 第 ４４ 卷 第 １０ 期
◀钻井技术与装备▶
页岩储层剪切套损的数值模拟及固井对策研究
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高利军１ 乔 磊２ 柳占立１ 庄 茁１ 杨恒林２
（１ 清华大学航天航空学院 ２ 中国石油集团钻井工程技术研究院）
中套管变形程度的参数： 单位横向位移和椭圆度。 根据压裂中剪切套损的特点， 建立了相应的三
维有限元模型， 模拟了岩层滑移过程中套管 － 水泥环 － 地层系统的变形， 分析了不固井长度和固井
水泥力学性能对套管剪切变形的影响。 研究结果表明： 在滑移面附近不固井能有效缓解剪切套损，
但单纯改变固井水泥力学性能的效果微乎其微。 研究成果对明确缓解剪切套损的固井方法有一定
Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ｃａｓｉｎｇ ｓｈｅａｒ ｄａｍａｇｅ ａｒｉｓｉｎｇ ｆｒｏｍ ｒｏｃｋ ｓｌｉｄｉｎｇ ｉｓ ｃｏｍｍｏｎ ｉｎ ｔｈｅ ｈｙｄｒａｕｌｉｃ ｆｒａｃｔｕｒｉｎｇ ｏｆ ｓｈａｌｅ ｇａｓ ｄｅｖｅｌ⁃

储层裂缝预测研究储层裂缝预测是石油工业中一个非常重要的研究领域。

储层裂缝的形成不仅会导致石油储层的损害，还会对油气开发和生产过程中的流体流动和产能造成重大影响。

因此，预测储层裂缝的形成和发展对于确保油气田的高效开采具有重要意义。

储层裂缝的形成是由地质力学因素引起的，主要包括构造应力、地球运动和岩石本身的力学特性。

在油气开采过程中，经济有效的注水、生产压力等作用下，储层岩石受到应力变化的影响，从而导致孔隙中的岩石发生应力分配、位移和破裂。

研究储层裂缝的形成机制有助于预测和评估储层裂缝的分布和演化。

储层裂缝的预测研究主要包括实验室试验和数值模拟。

实验室试验通常会模拟地质力学环境下的裂缝形成过程，并通过测量和分析岩石的物理性质和力学行为来评估储层裂缝的形成潜力。

数值模拟是一种简单且经济有效的预测储层裂缝的方法，它可以通过数学模型和计算机仿真模拟裂缝的形成过程。

数值模拟通常包括有限元法、离散元法和格点法等。

在储层裂缝预测研究中，需要考虑以下几个主要因素：岩石力学特性、地应力场、岩石断裂和裂缝扩展机制、流体力学效应等。

首先，需要对储层岩石的物理性质和力学特性进行实验测试，以获取岩石的力学参数。

然后，需要构建地应力场模型，通过采集和分析现场地质数据来确定地质力学条件。

在模拟储层裂缝的形成过程时，需要考虑岩石的破裂机制和裂缝的扩展规律，例如剪切破碎、拉张破裂等。

最后，需要结合流体力学效应，研究裂缝对流体流动和产能的影响。

储层裂缝预测研究的目的是通过模拟和预测储层裂缝的形成和发展，为石油工业提供有效的工程解决方案。

通过准确地预测储层裂缝的位置、形态和扩展趋势，可以优化油气开采方案，提高油气田的产能和开发效率。

此外，储层裂缝的预测还可以为地质勘探提供重要的参考信息，帮助石油工程师更好地了解油气储层的结构和特征。

尽管储层裂缝预测研究在油气工业中具有重要意义，但目前仍然存在许多挑战和问题。

首先，储层裂缝的形成机制复杂，相关的地质过程和物理变化现象难以准确模拟和预测。

性就 十分必要 。考虑 层理 性 页岩 横 向各 向 同性 ， 结
（ １ ０ ）
０
合实验 数据 ， 研 究页岩 弹性 各 向异 性与 地应 力 非均 匀性 、 水 泥石力学特 Ｉ 生、 水 泥环形态 的耦合作 用对套 管应 力 的影 响 ， 可为 页岩 气水 平井 多级 压 裂过 程 中 套 管损坏 问题 的分析提供指导意见 。
■ ２３ ● 簟６ 一
２ ０ １ ６ 年１ ２ 月
Ｄ Ｏ Ｉ ： １ ０ ． ３ ９ ６ ９ ／ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ０ ０ ６ — ６ ５ ３ ５ ． ２ ０ １ ６ ． ０ ６ ． ０ ２ ９
页岩储 层 各 向异 性对 套 管 应 力 影 响 敏 感 性 研 究
席 岩 ， 李 军 ， 柳 贡慧 ， 付 永强 ， 李 玉梅
中图 分 类 号 ： Ｔ Ｅ ２ １ 文 献标 识 码 ： Ａ 文 章 编 号 ：１ ０ ０ ６ － ６ ５ ３ ５ （ ２ ０ １ ６ ） ０ ６ － ０ １ ２ ８ － ０ ５
一 一
一
一
０ 引
言
影响， 储层 平行 层理 和垂直 层理 表现 出不 同的力 学 效应 ， 在工 程上 通 常被 称 为 横 观各 向 同性 ， 可 以用
第 ６ 期
席
岩等 ： 页岩储层各 向异 性对套 管应力 影响敏感 性研 究
】 ２
式中： 为应 变 张量 ； Ｓ为柔 度矩 阵 ； 为应 力 张量 ， Ｇ Ｐ ａ ； Ｅ 为 平 行 于各 向 同性 面 的 弹性 模 量 ， Ｇ Ｐ ａ ； Ｅ 为垂 直 于各 向 同性 面 的弹性 模 量 ， Ｇ Ｐ ａ ； ： 为平 行 于 各 向同性 面 的 泊松 比 ； Ｖ ｙ ｚ 为垂 直 于 各

第 51 卷 第 3 期石 油 钻 探 技 术Vol. 51 No.3 2023 年 5 月PETROLEUM　DRILLING　TECHNIQUES May, 2023◄油气开发►doi:10.11911/syztjs.2023065引用格式：慕立俊，李向平，喻文锋，等. 超低渗透油藏水平井重复压裂新老缝合理配比研究[J]. 石油钻探技术，2023, 51（3）：97-104.MU Lijun, LI Xiangping, YU Wenfeng, et al. Research on the optimal proportions of the new and old fractures in refracturing of horizontal wells in ultra-low permeability reservoirs [J]. Petroleum Drilling Techniques，2023, 51(3)：97-104.超低渗透油藏水平井重复压裂新老缝合理配比研究慕立俊1， 李向平1， 喻文锋2， 卜 军1， 李 蕾2， 刘铁楼2（1. 中国石油长庆油田分公司油气工艺研究院，陕西西安 710018；2. 非常规油气开发教育部重点实验室（中国石油大学（华东）），山东青岛266580）摘　要: 超低渗透油藏初次压裂投产后，由于地层能量亏空严重、裂缝失效等原因，油井产量递减迅速，无法满足生产需求，需要进行重复压裂，重复压裂设计的关键是确定合理的布缝位置和重复压裂的新缝数量。

基于长庆油田元284井区储层地质特征，结合初次压裂生产情况，建立了水平井重复压裂裂缝延伸数值模拟模型；对比了不同新老缝配比条件下重复压裂储层改造体积与最终开采效果，明确了重复压裂前注水补能提高重复压裂改造效果的机理；通过分析经济收益，获得了合理的新老缝配比关系。

模拟结果表明：重复压裂新缝为2条、缝间距为20 m时，更有利于形成复杂缝网，提高采收率；随着2条老缝间重复压裂新缝数量增加，更有利于裂缝间相互沟通形成复杂缝网，提高储层改造效果；老缝间重复压裂的新缝数量较多时，由于裂缝之间的相互干扰，会导致开发生产前期产量增幅递减，但随着不断生产，由于储层改造更为充分，对后期稳产较为有利。