rfpa水力压裂
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井下穿层长钻孔水力压裂强化增透技术牟全斌【摘要】In order to improve the gas drainage effect of the underground coal seam with low permeability,the strengthened permeability enhancement technology by the hydraulic fracturing for underground layer-through long borehole was put for-ward. According to the construction process and key technologies of hydraulic fracturing,the process of hydraulic fracturing was divided into the preparation stage,the high pressure water injection stage and the pressure holding stage,and the key technologies were illustrated with emphasis,including hole sealing,pressure test,water injection and fracturing,data moni-toring,pressure holding,water draining,etc. The permeability enhancement mechanism of hydraulic fracturing for long bore-hole was analyzed,and the strengthened permeability enhancement experiments of hydraulic fracturing were carried out. The experimental effect was comprehensively investigated from the aspects of coal reservoir parameters and borehole gas drainage parameters according to the change laws of fracturing parameters in the fracturing process. The results showed that the perme-ability coefficient of coal seam increased by 2. 67 times after fracturing,the maximum influence radius reached 58 m,the drainage flow and drainage volume fraction was 24. 4 times and 10. 27 times of the ordinary fracturing borehole respectively, and the maximum influence radius of fracturing increased by 2. 32 times.%为了提高井下低透气性煤层瓦斯抽采效果,提出井下穿层长钻孔水力压裂强化增透技术.根据水力压裂施工工艺和关键技术,将水力压裂过程分为准备阶段、高压注水阶段和保压阶段,重点阐述了封孔、试压、注水压裂、数据监测、保压、排水等关键技术.同时分析了长钻孔水力压裂增透机理,并进行了水力压裂强化增透试验.根据压裂过程中压裂参数变化规律,从煤储层参数和钻孔瓦斯抽采参数方面综合考察了试验效果.结果表明:压裂后煤层透气性系数提高了2.67倍,最大影响半径达到了58 m,抽采流量和抽采体积分数分别是普通压裂钻孔的24.4倍和10.27倍,最大压裂影响半径提高了2.32倍.【期刊名称】《中国安全生产科学技术》【年(卷),期】2017(013)008【总页数】6页(P164-169)【关键词】低透煤层;穿层长钻孔;水力压裂;增透;抽采效果【作者】牟全斌【作者单位】中煤科工集团西安研究院有限公司,陕西西安 710054【正文语种】中文【中图分类】TD7130 引言低透气性煤层瓦斯高效抽采一直是瓦斯治理面临的关键性技术难题[1],煤层增透的目的是使煤体产生尽可能多的裂隙,并实现裂隙的高连通率,是提高煤层瓦斯抽采率的根本途径。
岩石脆性对水力压裂裂缝影响的数值模拟实验延新杰;李连崇;张潦源;李明;黄波;左家强【期刊名称】《油气地质与采收率》【年(卷),期】2017(024)003【摘要】水力压裂裂缝起裂与拓展轨迹对致密油气储层水力压裂改造效果的影响至关重要.基于胜利油区某区块埋深为3 200m的致密砂岩储层岩石试样的单轴压缩物理实验结果,应用数值模拟软件RFPA2D,对单轴压缩数值模拟实验中的岩石力学参数进行标定,建立数值模拟模型,研究岩石脆性指数及残余应力水平对水力压裂裂缝拓展轨迹的影响.研究结果表明:岩石脆性指数越大,越有利于水力压裂裂缝的拓展,并且产生的裂缝越宽,起裂压力越小,形成有效复杂裂缝网络的面积越大,水力压裂改造的效果越好;岩石残余应力水平越低,水力压裂产生裂缝的发育程度越高,并且压裂裂缝的宽度越宽,起裂压力越低,水力压裂改造的效果越明显.【总页数】6页(P116-121)【作者】延新杰;李连崇;张潦源;李明;黄波;左家强【作者单位】大连理工大学土木工程学院,辽宁大连116024;大连理工大学土木工程学院,辽宁大连116024;中国石化胜利油田分公司石油工程技术研究院,山东东营257000;中国石化胜利油田分公司石油工程技术研究院,山东东营257000;中国石化胜利油田分公司石油工程技术研究院,山东东营257000;中国石化胜利油田分公司石油工程技术研究院,山东东营257000【正文语种】中文【中图分类】TE357.1【相关文献】1.受压脆性岩石Ⅰ-Ⅱ型复合裂纹水力压裂研究 [J], 冯彦军;康红普2.含三维深埋裂纹脆性岩石水力压裂数值模拟研究 [J], 陈礼婧;张敏3.水力压裂参数对顶板裂缝扩展影响的数值模拟研究 [J], 王学敏4.天然裂缝角度对水力压裂的影响数值分析 [J], 张健;王金意;荆铁亚;张国祥;马海春5.天然裂缝角度对水力压裂的影响数值分析 [J], 张健;王金意;荆铁亚;张国祥;马海春因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
水力压裂名词解释
水力压裂(Hydraulic Fracturing)是一种地质勘探和开采技术,它通过在地层中钻孔,并在孔壁周围液压压裂地层以加大孔径,从而使原本封闭的砂岩层或者火山岩层有利于油气的运行,从而使油气主动的流向钻孔。
它是一种压裂技术,通过高压水液,将地层钻孔的墙壁压裂开,以提高水流量,从而有效地提高从地层内抽取的油气量。
一般来说,压裂阶段使用超高压水,使地层压碎,改变油气的运行方向,从而实现钻井抽取原油的目的。
水力压裂的优点是可以有效地改变孔隙形状和孔的大小,还可以有效地提高油气的产量,还可以节省很多的时间和费用,只需要在探钻之前完成,即可获得较高的产量,当然,这也增加了潜在的环境风险。
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基于RFPA-HF方法的压裂裂缝模拟肖雯【摘要】RFPA-HF(Rock Failure Process Analysis-Hydraulic Fracturing)是基于有限元技术的模拟新方法,适用于模拟分析非均质岩石条件下压裂裂缝的起裂和扩展.通过对该方法的机理分析确定其针对非均质岩层压裂模拟的准确性,建立了一种新的细观单元渗流-应力-损伤耦合模型,并将其应用于滩坝砂储层压裂模拟中,取得良好结果.通过模拟得知在以薄互层为特点的滩坝砂储层中,对于垂直井和水平井来说,形成有效裂缝所需的压裂压力值差异不大,考虑产能因素应采用水平井开发.基于RFPA-HF技术的数值实验方法,对压裂相关设计、施工具有参考和指导意义.【期刊名称】《承德石油高等专科学校学报》【年(卷),期】2016(018)006【总页数】4页(P22-24,30)【关键词】RFPA-HF;有限元;压裂;非均质;滩坝砂储层【作者】肖雯【作者单位】胜利油田分公司石油工程技术研究院,山东东营 257000【正文语种】中文【中图分类】TE122裂缝起裂、扩展、合并机理的研究对于压裂工艺发展、现场施工具有重要意义。
近几年国内在分析裂缝扩展规律时往往采用理想化的、简化的二维或三维模型,因与实际情况不符,模型所体现的扩展规律不够准确。
RFPA-HF(Rock Failure Process Analysis-Hydraulic Fracturing)是基于有限元技术的模拟新方法,该数值模拟方法基于Biot固结理论和Terzaghi的有效应力原理,同时考虑了应力和损伤变量对渗透率的影响,因此适用于模拟分析非均质岩石条件下压裂裂缝的起裂和扩展[1],对相关设计、施工具有重要的参考和指导意义。
RFPA-HF基于Coulomb破坏准则和弹性损伤理论并将弹性力学用于应力分析[2]。
其应用流程如下:首先建立脆(塑)性岩石的数值模型,然后通过假设其基元的力学性质服从某统计规律与宏观介质力学形成联系。
水力压裂概述水力压裂增加原油产量的机理概述水力压裂是一项有广泛应用前景的油气井增产措施,水力压裂法是目前开采天然气的主要形式,要求用大量掺入化学物质的水灌入页岩层进行液压碎裂以释放天然气。
这项技术在10年中在美国被大范围推广,但美国人正在担忧这项技术将污染水源,从而威胁当地生态环境和居民身体健康。
并认为这种技术给环境带来了极大的伤害,包括使自来水自燃,引发小幅地震等。
但目前它仍是使用较为广泛的一种增产措施。
水力压裂是利用地面高压泵组,将高粘液体以大大超过地层吸收能力的排量注入井中,在井底憋起高压,当此压力大于井壁附近的地应力和地层岩石抗张强度时,在井底附近地层产生裂缝。
继续注入带有支撑剂的携砂液,裂缝向前延伸并填以支撑剂,关井后裂缝闭合在支撑剂上,从而在井底附近地层内形成具有一定几何尺寸和导流能力的填砂裂缝,使井达到增产增注目的工艺措施。
该项技术不仅广泛用于低渗透油气藏,而且在中、高渗油气藏的增产改造中也取得了很好的效果。
水力压裂增产增注的原理主要是降低了井底附近地层中流体的渗流阻力和改变流体的渗流状态,使原来的径向流动改变为油层与裂缝近似性的单向流动和裂缝与井筒间的单向流动,消除了径向节流损失,大大降低了能量消耗,因而油气井产量或注水井注入量就会大幅度提高。
如果水力裂缝能连通油气层深处的产层(如透镜体)和天然裂缝,则增产的效果会更明显。
另外,水力压裂对井底附近受损害的油气层有解除堵塞作用。
一、水力压裂造缝机理(一)应力分析在水力压裂中,了解造缝的形成条件、裂缝的形态(垂直或水平)、方位等,对有效地发挥压裂在增产、增注中的作用都是很重要的。
在区块整体压裂改造和单井压裂设计中,了解裂缝的方位对确定合理的井网方向和裂缝几何参数尤为重要,这是因为有利的裂缝方位和几何参数不仅可以提高开采速度,而且还可以提高最终采收率,相反,则可能会出现生产井过早水窜,降低最终采收率。
一般情况下,地层中的岩石处于压应力状态,作用在地下岩石某单元体上的应力为垂向主应力和水平主应力。
工程技术科技创新导报 Science and Technology Innovation Herald41世界上有大量油气储存在低渗裂缝性储层中,当今工业的发展使得人们对于石油与天然气的需求大幅增加,裂缝性油气藏在行业中所占比例越来越高。
此类油气藏中天然裂缝发育且分布复杂,基质渗透率低[1-2]。
Blanton [3]的实验发现,水力裂缝扩展方向的主要影响因素是逼近角和水平主应力差。
周健等[4]的研究表明,裂缝性储层天然裂缝发育充分,对水力压裂方向有着重要影响。
该文使用基于有并行有限元方法的R F PA 3D 程序,考虑储层的非均匀性,并将天然裂缝设置成完全充填裂缝,通过模拟不同的入射角以及天然裂缝的胶结强度,研究天然裂缝性储层水力裂缝的扩展规律。
1 数值计算模型如图1所示,模型的长、宽和高分别为:30 m、20 m 和20 m,将模型划分为120×80×80个单元,远场主应力、、和设为35 M Pa、28 M Pa和32 M Pa。
天然裂缝长度L为10 m,规定最大主应力方向与天然裂缝的夹角为入射角模型中心沿最大主应力方向预制一条短缝来模拟射孔射孔中心距天然裂缝中心的距离为7 m,设置缝内流量为0.05 m 3/s,加载方式为非稳态加载。
模型基质的材料力学参数的选取参考文献[5],对于天然裂缝物理力学参数,将充填天然裂缝的抗拉强度设定在0.15 M Pa和1.5 M Pa,按照压拉比为10,取其单轴抗压强度1.5 M Pa和15 M Pa。
具体模型物理力学参数见表1,并设置3组工况,各工况所对应的入射角及天然裂缝胶结强度相关参数见表2。
2 模拟结果及分析表3是水力裂缝在各工况下的扩展形态,包括了声发射图①基金项目:国家自然科学基金(项目编号:51479024)。
作者简介:席一凡(1991,7—),男,汉,山西运城人,硕士研究生,研究方向:油田水力压裂数值分析。
DOI:10.16660/ k i.1674-098X.2017.10.041天然裂缝性地层水力裂缝扩展规律的三维数值模拟研究①席一凡1 李连崇2 李明3 黄波3 张潦源3 李爱山3(1.大连理工大学土木工程学院 辽宁大连 116024;2.东北大学资源与土木工程学院 辽宁沈阳 110819;3.中国石油化工股份有限公司胜利油田分公司 山东东营 257000)摘 要:该文基于RFPA3D并行程序,建立水力裂缝遭遇天然裂缝的三维计算模型。
水力压裂工艺前言:水力压裂是油田增产、增注,保持油田稳产的一项重要工艺技术。
它利用液体传导压力的性能,在地面利用高压泵组,以大于地层吸收能力的排量将高粘度液体泵入井中,在井底憋起高压,此压力超过油层的地应力和岩石抗张强度,在地层产生裂缝,继续将带有支撑剂的携砂液注入裂缝,裂缝边得到延伸,边得到支撑。
停泵后就在油层形成了具有一定宽度的高渗透填砂裂缝,由于这个裂缝扩大了油气流动通道,改变了流动方式,降低了渗流阻力,可起到增产增注作用,这一施工过程就叫油层水力压裂。
水力压裂包括理论力学、材料力学、热化学、高分子化学、机械制造等多个学科。
一、压裂液压裂液的主要功能是传递能量,使油层张开裂缝并沿裂缝输送支撑剂。
其性能好坏对于能否造出一条足够尺寸、并具有足够导流能力的填砂裂缝密切相关,因此,有必要了解压裂液的特点和性能。
(一)压裂液的作用压裂液的主要作用是将地面设备的能量传递到油层岩石上,在地层形成裂缝,并携带支撑剂填充到裂缝中。
按照在压裂施工中不同阶段的作用可以分为前置液、携砂液、替挤液三种。
1、前置液;用来在地层造成裂缝,并形成一定几何形态裂缝的液体。
在高温井层中,还具有一定的降温作用。
2、携砂液:携带支撑剂进入地层,把支撑剂充填到预定位置的液体。
和前置液一样也具有造缝及冷却地层的作用。
由于携带比重较高的支撑剂,必须使用交联压裂液。
3、替挤液:把压裂管柱、地面管汇中的携砂液全部替入裂缝,以避免压裂管柱砂卡、砂堵的液体。
组成与前置液一致。
(二)压裂液的性能为确保压裂施工顺利实施,要求压裂液具有以下性能特点1、滤失性:主要取决于压裂液自身的粘度和造壁性,粘度高则滤失少。
添加防滤失剂能改善压裂液的造壁性,大大减少滤失量。
2、携砂性:指压裂液对于支撑剂的携带能力。
主要取决于液体的粘度、密度及其在管道和裂缝中的流速,粘度越高,携带能力越强。
3、降阻性:指压裂液在管道中流动时的水力摩擦阻力特性,摩阻越小,压裂设备效率越高。
rfpa水力压裂
RFPA水力压裂是一种新型油气勘探开发技术,其研发与应用具有重要意义。
一、RFPA水力压裂的定义和原理
RFPA水力压裂是利用RFPA数学模型对岩石固体物理力学特性进
行计算,并结合流体动力学原理,进行水力压裂。
RFPA数学模型可以
对岩石孔隙结构、裂隙分布、强度及断裂韧度等参数进行准确计算,
从而实现水力压裂操作的优化及精细管理。
二、RFPA水力压裂的应用场景
1、油气勘探开发:利用RFPA水力压裂技术可实现天然气、石油
开采中的洁净化、高效化、低成本化等多重优势,与传统压裂技术相比,RFPA水力压裂技术具有更高的采油率、更低的裂缝闭合速度以及
更好的经济效益。
2、隧道工程:RFPA水力压裂技术可以应用于隧道掘进过程中的
地面松散地质物与周围岩体间的固结与配合,从而实现隧道稳固性及
工程安全性的提升。
三、RFPA水力压裂技术的优势
1、RFPA水力压裂技术可以对岩石孔隙结构、裂隙分布、强度及
断裂韧度等参数进行计算,从而实现水力压裂操作的优化及精细管理。
2、RFPA水力压裂技术具有更高的采油率、更低的裂缝闭合速度
以及更好的经济效益。
3、RFPA水力压裂技术可以应用于隧道工程中,实现隧道稳固性
及工程安全性的提升。
综上所述,RFPA水力压裂技术的研发与应用具有重要意义,其在油气勘探开发和隧道工程中的应用,将为经济发展和社会进步做出重
要贡献。