缝内转向压裂机理研究

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。

二、缝内转向压裂技术1、机理重复压裂裂缝转向技术是应用化学暂堵剂使流体在地层中发生转向,在压裂时可以暂堵老缝或已加砂缝,使重复压裂的平面上的裂缝转向或纵向剖面的新层开启。

缝内转向技术的实施方法是在施工过程中实时地向地层中加入控制剂，该剂为粘弹性的固体小颗粒，遵循流体向阻力最小方向流动的原则，转向剂颗粒进入井筒的炮眼，部分进入地层中的裂缝或高渗透层，在炮眼处和高渗透带产生滤饼桥堵，可以形成高于裂缝破裂压力的压差值，使后续工作液不能向原裂缝、高渗透带或较低地应力带进入，从而使压裂液进入高应力区或新裂缝层，促使新缝的产生。

施工过程中产生桥堵的转向剂在施工完成后溶于地层水或压裂液，不对地层产生污染。

近几年来，随着主力油藏开发程度的提高，越来越多的低渗区块成为最大潜力油藏或主力油藏，压裂是这类油藏的主导措施，而随着现代压裂技术的发展，单一的加大规模、提高砂比的压裂和重复技术已不能适应老油田及低渗区块开发增产稳油的需要。

所以重复压裂作为老油气田综合治理、控水稳油的重要组成部分，所面临的任务更重，急需以技术进步来扭转我国重复压裂成功率低、增产量低、有效期短、科研落后于现场施工等被动局面。

对于处于高含水期开采阶段的井，由于老裂缝控制的原油已接近全部采出，必须实施压开新缝的改向重复压裂，才能有效开采出老裂缝控制区以外的油气，提高油气产量和油气田最终采收率。

因此，开展转向重复压裂技术理论的研究，尤其是加强重复压裂新裂缝造缝机理、延伸规律的研究，对于指导大量的重复压裂施工，提高其工艺可行性和经济可行性，进一步提高低渗透油气藏开发水平，具有重要的现实意义和长远意义。

2、转向控制机理重复压裂裂缝延伸控制技术是应用化学暂堵剂使流体在地层中发生转向,在压裂中可以暂堵老缝或已加砂缝,从而造出新缝或使压裂砂在裂缝中均匀分布,主要作用有：纵向剖面的新层启动；重复压裂的平面上的裂缝转向；裂缝单向延伸的控制。

此技术可广泛应用于重复压裂、细分层压裂、套变井及落物井压裂。

第一章概述 (2)第二章技术原理 (4)一、暂堵转向重复压裂技术原理： (4)二、破裂机理研究 (5)三、重复压裂裂缝延伸方式 (8)第三章重复转向压裂时机研究 (11)1、影响重复压裂效果因素 (11)2、选井选层原则 (11)3、压裂时机确定 (12)第四章暂堵剂（转向剂） (12)1、堵剂性能要求： (12)2、堵剂体系 (12)3、水溶性高分子材料堵剂 (13)4、配套的压裂液 (15)第五章转向压裂配套工艺技术 (16)1、缝内转向压裂工艺技术 (16)2. 缝口转向压裂工艺技术 (18)3、控制缝高压裂技术 (19)4、端部脱砂压裂技术 (20)第六章工艺评价 (21)1.裂缝监测 (21)2.施工压力 (21)3.产能变化 (21)第一章概述我国发现的油气藏中60%以上为低渗透油气藏，往往具有非连续、非均质、各向异性的特点。

低渗油藏必须进行压裂改造，才能获得较好的效果。

随着开采程度的深入，老裂缝控制的原油已近全部采出，传统的平面水力裂缝设计方法和压裂技术已不能满足这类油藏开采的需求。

可以实施暂堵转向重复压裂，在纵向和平面上开启新层，开采出老裂缝控制区以外的原油,有效的稳油控水、提高原油产量和油田采收率，实现油田的可持续发展。

目前,国内外的重复压裂实践主要有以下三种方式:①层内压出新裂缝;②继续延伸原有裂缝;③转向重复压裂。

对于重复压裂中出现的裂缝转向,目前认为主要有三种不同方式:①地应力反转;②定向射孔诱导;③桥堵转向压裂工艺。

对于低渗储层,由于出现地应力场反转的难度较大,而采用定向射孔压裂造成裂缝转向,对储层伤害较大。

近些年,利用桥堵作用堵塞裂缝,形成转向的新裂缝的压裂工艺(缝内转向与缝口转向),经过现场实践,增产显著,逐步成为低渗储层重复改造的首选工艺。

在大规模试验研究的基础上，经过工艺优化配套，建立了以缝内转向压裂工艺为主导的低渗透重复压裂新模式。

它有效地在疏通原有人工主裂缝基础上形成了新的支裂缝，沟通了“死油区”，扩大油井泄油面积。

1概述我国发现的油气藏中60%以上为低渗透油气藏，往往具有非连续、非均质、各向异性的特点。

低渗透油藏必须进行压裂改造，才能获得较好的开发效果。

随着开采程度的深入，老裂缝控制的原油已近全部采出，常规压裂技术已不能满足这类油藏开采的需求。

经过调研，利用桥堵作用堵塞裂缝，形成缝内转向的新裂缝的压裂工艺，逐步成为低渗储层重复改造的首选工艺，该压裂工艺具有现场施工操作简单，施工过程可控性和操作性较强，增产效果明显的特点。

目前，缝内转向压裂工艺已在国内多个低渗透油田中应用，并取得显著增油效果。

其中，靖安油田对13口井实施了缝内转向压裂措施，实施后平均单井日增油5.3t ，累计增油6791.6t。

朝阳沟油田扶余油层开展了6口井的缝内转向压裂增产试验，平均单井初期日增油量3.1t，单井阶段累计增油329t [1]。

长庆姬塬油田在低渗透油藏缝内转向压裂技术研究与试验杜姗（大庆油田有限责任公司呼伦贝尔分公司）摘要：Y 油田属于低孔低渗透油田，储层物性差，断块破碎，低产低注现象突出，难采储量占比大，随着开采程度的深入，老裂缝控制的原油已接近全部采出，常规重复压裂增产效果逐年变差。

为提高低渗透油田单井产量，2022年在Y 油田开展了老井缝内暂堵转向压裂试验，通过分析缝内转向压裂技术在Y 油田老井改造中的应用效果，评价其在低渗透油气田的适用性，现场试验10口井，平均单井日增油1.1t，当年累计增油1108t，措施增产效果明显。

该试验的成功实施为低渗透油田剩余油的有效挖潜探索了一条新途径。

关键词：低渗透油田；缝内转向；压裂；暂堵剂DOI :10.3969/j.issn.2095-1493.2023.07.001Research and test of in-seam steering fracturing technology in low permeability reservoirs DU ShanHulunbuir Branch of Daqing Oilfield Co ．，Ltd ．Abstract：The Y oilfield is a low porosity and low permeability oilfield，with poor reservoir physical properties，broken block，low production and low injection，and a large proportion of difficult to re-cover reserves．With the deepening of exploitation degree，the crude oil controlled by old fractures has been nearly fully recovered，and the stimulation effect of conventional re-fracturing has become worse year by year．In order to improve the production of a single well in the low permeability oilfield，the Y oilfield has carried out a temporary plugging and steering fracturing test in the old well fractures in 2022．By analyzing the application effect of in-seam fracture steering fracturing technology in the re-construction of old wells in Y oilfield，the applicability in low permeability oil and gas fields is evaluated．Field tests have been conducted on ten wells，with an average daily oil increasing of 1.1t per well and a cumulative oil increase of 1108t in the same year．The measures have obvious effect．Most impor-tantly，the successful implementation of this test has explored a new way for effectively tapping the po-tential of remaining oil in low permeability oilfields ．Keywords：low permeation oilfield；in-seam steering；fracture；temporary plugging agent作者简介：杜姗，工程师，2009年毕业于东北石油大学（油气田开发工程专业），从事压裂工艺设计工作，189****2563，**********************.cn，黑龙江省大庆市让胡路区呼伦贝尔分公司地质工艺研究所工艺室，163000。

第一章概述 (2)第二章技术原理 (4)一、暂堵转向重复压裂技术原理： (4)二、破裂机理研究 (5)三、重复压裂裂缝延伸方式 (7)第三章重复转向压裂时机研究 (11)1、影响重复压裂效果因素 (11)2、选井选层原则 (11)3、压裂时机确定 (11)第四章暂堵剂（转向剂） (12)1、堵剂性能要求： (12)2、堵剂体系 (12)3、水溶性高分子材料堵剂 (13)4、配套的压裂液 (15)第五章转向压裂配套工艺技术 (15)1、缝内转向压裂工艺技术 (15)2. 缝口转向压裂工艺技术 (17)3、控制缝高压裂技术 (19)4、端部脱砂压裂技术 (20)第六章工艺评价 (20)1.裂缝监测 (20)2.施工压力 (20)3.产能变化 (21)第一章概述我国发现的油气藏中60%以上为低渗透油气藏，往往具有非连续、非均质、各向异性的特点。

低渗油藏必须进行压裂改造，才能获得较好的效果。

随着开采程度的深入，老裂缝控制的原油已近全部采出，传统的平面水力裂缝设计方法和压裂技术已不能满足这类油藏开采的需求。

可以实施暂堵转向重复压裂，在纵向和平面上开启新层，开采出老裂缝控制区以外的原油,有效的稳油控水、提高原油产量和油田采收率，实现油田的可持续发展。

目前,国内外的重复压裂实践主要有以下三种方式:①层内压出新裂缝;②继续延伸原有裂缝;③转向重复压裂。

对于重复压裂中出现的裂缝转向,目前认为主要有三种不同方式:①地应力反转;②定向射孔诱导;③桥堵转向压裂工艺。

对于低渗储层,由于出现地应力场反转的难度较大,而采用定向射孔压裂造成裂缝转向,对储层伤害较大。

近些年,利用桥堵作用堵塞裂缝,形成转向的新裂缝的压裂工艺(缝内转向与缝口转向),经过现场实践,增产显著,逐步成为低渗储层重复改造的首选工艺。

在大规模试验研究的基础上，经过工艺优化配套，建立了以缝内转向压裂工艺为主导的低渗透重复压裂新模式。

它有效地在疏通原有人工主裂缝基础上形成了新的支裂缝，沟通了“死油区”，扩大油井泄油面积。

白豹油田油井缝内转向压裂工艺应用效果及影响因素摘要：随着开采程度的深入，老裂缝控制的原油已近全部采出，目前缝内转向压裂工艺技术是在压裂过程中实时加入暂堵剂，在纵向和平面上开启新层，有效地在疏通原有人工主裂缝基础上形成了新的支裂缝，沟通了“死油区”，扩大油井泄油面积，提高单井产能。

关键词：缝内转向压裂效果影响因素白豹油田主要开发层系为三叠系延长组，油层物性差，非均质性强，属于典型的特低渗透岩性油藏，目前该区块注水井长期注水，采油井不见效，严重影响单井产量，为确保油田的高效开发，提高采收率，目前缝内转向压裂是最有效的途径之一，开采出老裂缝控制区以外的原油,有效的稳油控水、提高原油产量和油田采收率。

一、缝内转向压裂工艺技术1.缝内转向压裂工艺原理缝内转向压裂工艺：依据岩石破裂机理,通过桥堵剂(缝内暂堵转向剂)对储层内先前的水力压裂老裂缝形成颗粒桥堵作用,提高井底及水力压裂裂缝净压力,超过老裂缝中薄弱部位的破裂压力,从而沟通天然微裂缝及形成新裂缝,这样的工艺过程即缝内转向压裂工艺。

借助于缝内转向剂在主裂缝产生桥堵作用，使主裂缝内产生升压效应，从而压开新的支裂缝或沟通更多微裂缝，在增大油层泄流面积的同时，促使压裂裂缝向注水水线靠近，缩短注水见效时间，提高注水见效效果，使油井在增产的同时能够保持稳产，从而提高采收率。

2.实现裂缝转向的力学条件裂缝延伸遵循能量最小原则，常规压裂裂缝延伸方向受控的力学条件是：σHmax+T＞P≥σHmin+T若能使P≥σHmax+T，即当缝内压力升高幅度ΔP≥σHmax-σHmin，压裂裂缝可摆脱水平应力的束缚，改变延伸和扩展方向。

P：缝内压力T：岩石扩张强度σHmax：水平最大主应力σHmin：水平最小主应力提高裂缝内压力是实现裂缝转向的必要条件。

3.缝内转向压裂工艺技术的实施3.1施工工艺在缝内转向压裂施工中,桥堵剂的加入采取通过混砂池中加入,通过主压车高压柱塞泵注入地层。

转向压裂技术在低渗稠油藏中的应用X赵占杰(中油辽河油田公司,辽宁盘锦　124125) 摘　要:在老井常规重复压裂过程中,常常只是重新压开原缝,而原有的人工裂缝附近产层的生产潜能越来越小,措施增油效果逐年下降。

因此,使裂缝转向,压开新缝是老井增产的有效方法。

本文分析了转向压裂技术的原理、特点,并结合现场实例,提出了转向压裂技术。

关键词:重复压裂;转向压裂;低渗油藏 中图分类号:T E357.1+3 文献标识码:A 文章编号:1006—7981(2012)06—0111—03 Y 油田属于复杂断块油田,构造复杂、断块多且小,油气藏埋藏深,非均质性严重,随着油田开发的不断深入,大部分主力油层已逐步进入高含水期,稳产的难度越来越大,为提高产能,部分井面临重复压裂改造。

而重复压裂也会出现如下问题:一是由于在地应力的影响下,常规同井同层重复压裂可以恢复老裂缝的导流能力,但对注采井网注入水的驱替体积及地层中孔隙压力的分布形式的影响是有限的;二是对于进入中高含水开发期的油田来说,常规的同井同层重复压裂会提高地层向生产井的供液能力,有可能导致重复压裂后施工井的含水率急剧上升。

为了解决这些问题,在重复压裂中使用了转向压裂技术,有效的解决了重复压裂中出现失效的问题。

1　转向压裂1.1　转向压裂原理图1　应力转向示意图重复压裂[1]产生的裂缝方向取决于地应力状态,以及注水等对它的影响。

油藏中形成一条水力裂缝,将导致一个椭圆形压降区。

裂缝的椭圆形区域将产生双向附加应力,当诱导的应力差大到足以改变两个水平应力分量时,原来水力裂缝的最小主应力方向即成为最大主应力方向。

这时重复压裂产生的新裂缝将沿着新的主应力平面扩展。

但在距井筒一段距离之后,由于原地应力场的应力变化很小,裂缝仍沿原来的方向向前延伸。

如图(1)所示。

转向压裂技术是应用裂缝转向剂在压裂中暂堵老缝或已加砂缝,造出新缝或使压裂砂在裂缝中均匀分布,从而使流体在地层中发生转向,达到提高单井产量和油藏采收率的目的。

缝内二次转向压裂技术探索杜宗和;李佳琦;聂洪力【摘要】转向重复压裂是挖掘老区低渗油藏剩余油的重要途径,目前常规转向压裂技术存在着裂缝是否转向、缝内转向方式如何以及怎样实现缝内转向等问题,最终导致裂缝转向程度不理想、压后效果不明显、压后解释不准确.在岩石力学、断裂力学、水力压裂力学基础上,结合压裂裂缝转向理论,提出了“缝内二次转向压裂”的概念,通过分析对比缝内转向压裂可能出现的4种裂缝形态,发现在水平应力差拐点处实施缝端暂堵转向压裂可最大程度沟通油藏,分析了其适用的储集层条件、关键技术,并给出初步设计方法.该技术对发展转向压裂技术体系、由经验型压裂向精细化压裂的转变具有重要的意义.【期刊名称】《新疆石油地质》【年(卷),期】2013(034)003【总页数】5页(P349-353)【关键词】转向压裂;二次转向;缝内转向;缝端封堵;水平应力差拐点【作者】杜宗和;李佳琦;聂洪力【作者单位】中国石油新疆油田分公司勘探公司,新疆克拉玛依 834000;中国石油新疆油田分公司工程技术研究院,新疆克拉玛依 834000;中国石油新疆油田分公司开发公司,新疆克拉玛依 834000【正文语种】中文【中图分类】TE357.1现有转向压裂技术在炮眼处或高渗透带聚集高强度的滤饼桥堵，使得在其他方位产生二次破裂以产生新裂缝［1］，但因技术本身存在局限性，使得转向程度不理想，增产效果不明显；现场施工采用不同暂堵剂类型组合或不同用量进行尝试，结果大多现场实验未达到转向目的，增产效果较差，压后解释也缺乏理论支撑。

目前，对转向压裂缝内是否转向、缝内转向机理和方式以及怎样实现缝内转向等问题认识模糊。

本文提出了“缝内二次转向压裂”概念，初步分析了其理论机理，并讨论了适用的储集层条件、关键技术及其概念设计方法。

1 缝内二次转向压裂理论1.1 近井地带地应力重新分布理论近井地带地应力重新分布理论研究在国内外已趋于成熟［2-4］，得到大多数学者的认可。