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裂缝性油藏与常规孔隙型油藏相比,在储层结构和驱油机理方面有着本质的差异。在油气富集区多为缝洞发育区,由于缝、洞分布的随机性很强,有效预测缝洞发育区难度极大,导致油井产量差异很大,高效布井难度极大。裂缝性油藏不论是在储层描述,还是在有效开发方面的难度都极大。在压裂试油和压裂开发中,人们对于裂缝性储层水力裂缝起裂及延伸机理还不是十分清楚。基于此,本文通过试验研究和理论分析,主要完成了以下几方面工作:
1.裂缝性地层水力裂缝起裂研究
根据裂缝性地层井壁特性,分析了斜井的井壁围岩的应力分布,根据拉伸强度理论和线弹性理论给出了水力裂缝起裂的位置、起裂角以及相应的破裂压力;建立了井筒截交缝的模型,从弱面理论入手,引入了天然裂缝壁面的粗糙度因素,给出了天然裂缝产生剪切破坏的水压力,并进行了实验验证:结合裂缝型碳酸岩盐储层,通过实验分析了酸压过程中对裂缝性灰岩力学特性的弱化。
2.水力裂缝与单条天然裂缝干扰机理研究
采用弹性理论分析了单条天然裂缝周围二维应力场分布,结合了线性摩擦理论,建立了水力裂缝扩展过程中单条天然裂缝张开模型和剪切破坏模型,分析了水平主应力差和逼近角对水力裂缝扩展方向的影响,在此基础上,采用物理模拟的方法分析了单条天然裂缝的剪切强度对裂缝扩展的具体影响。
3.水力裂缝在多裂缝地层延伸实验研究
采用物理模拟的方法,分析了多裂缝地层压裂过程中,平行天然裂缝和随机天然裂缝对水力裂缝扩展的影响。发现了水力裂缝与平行多裂缝干扰的裂缝形态模型及其影响因素;在室内模拟出随机天然裂缝地层,并分析了水力裂缝在该类型地层中的两类扩展模式及其影响因素:在随机裂缝性地层中采用小型压裂的方法进行估算地应力试验,并建立了相应的误差模型。
4.压裂中裂缝特征诊断体系及方法的建立
建立了压裂过程中考虑裂缝特征的诊断体系及方法。在充分掌握目标储层相
关天然裂缝资料基础上,结合地应力资料、测井资料、岩芯资料等等,进行了压裂事故诊断分析;对塔中地区三口重点井的裂缝性碳酸盐岩层段的压裂进行了诊断分析,很好的验证了该诊断体系的合理性和正确性。在此基础上,该方法可以对周围相邻井的相似层段的压裂设计和压裂施工起到优化和指导作用。