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油气层爆燃压裂裂缝条数计算模型研究与实验
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摘要
目前石油工业正面临后备储量紧张及探明未动用石油储量中低渗透储量占很大比例等问题。为有效动用低渗透油田的储量,各种油气层增产技术发挥着重要的作用。其中油气层爆燃压裂技术效果良好,但对其影响因素、裂缝延伸过程中动态分析以及目的层裂缝条数与效果的预测缺乏研究,影响其技术发展。本文基于固体药柱燃烧分析、火药的燃速方程、质量、能量守恒方程及爆燃产物状态方程,结合井筒爆燃压裂的边界条件,建立了密闭条件下油气层爆燃压裂加载数学模型。研究火药爆燃过程中P-t、T-t关系曲线及不同初始压力、装药质量、内外径、初始空间体积对P - t、T-t曲线的影响;基于油气层爆燃压裂加载模型,研究了地层破裂、止裂压力计算模型、爆燃气体渗滤计算模型、裂缝延伸长度、宽度和裂缝体积计算模型以及爆燃气体的质量和能量守恒计算模型,建立了火药爆燃加载-地层开裂-裂缝延伸的爆燃压裂裂缝动态延伸模拟的耦合动力学模型,分析了爆燃压裂过程中井筒压力、温度变化规律、裂缝几何形态变化规律,编制了计算软件,并进行耦合求解。研究结果表明,火药爆燃后,井筒中的压力、温度迅速上升,达到地层破裂压力时起裂,裂缝开始延伸;在火药爆燃、气体渗滤作用下,爆燃气体的压力先增加后减小直到降为地层初始压力。在爆燃加载条件相同的情况下,峰值压力的大小随裂缝条数的增加而降低,裂缝长度随裂缝条数的增加而减小;裂缝宽度随着压力的变化先增大后减小,裂缝条数越少裂缝宽度最大值和裂缝宽度的最终值越大。根据裂缝延伸模型绘制不同裂缝条数的P - t曲线,结合现场实测P - t变化曲线,通过曲线相似原理找出与实际曲线最吻合的P - t曲线,从而推测现场爆燃压裂的裂缝开裂情况。包括裂缝条数、裂缝延伸长度、宽度等;运用一级模糊综合评判,结合原有大量岩石冲击开裂实验数据,研究影响其裂缝条数的影响因素,得到各因素的权重,建立其裂缝条数预测模型。设计26组试验得到新的实验数据,验证模型假设的正确性及预测模型的精度。通过爆燃压裂的一系列的研究为其技术工艺参数设计和控制提供了理论依据,对其技术的发展和应用具有重要的现场指导意义。
At present the oil industry is facing backup unused tension and proved reserves of low permeability oil reserves accounting for a large proportion problems and so on. To effectively use these difficult reservs, Various hydrocarbon reservoir production technology plays an important role. Among them, the hydrocarbon reservoir exploding fracturing made sewing technology plays a good effectiveness, But for the influence factors、the analysis on the crack extension in the process of dynamic and the purpose of fractures and the number of cracks of objective stratum lack of research influence the technological development. This thesis based on solid medicine column combustion analysis、the explosive exploding equation、quality、energy conservation equation and the exploding production state equation, Combining the boundary condition of wellbore exploding fracturing, Established the loading mathematical model under airtight condition of hydrocarbon reservoir exploding fracturing. Research on the relation curves of P - t、T - t in explosive exploding process and the relation curves of P - t、T - tby the different initial pressure、charging quality、inside and outside diameter, initial sPace volume, Based on the loading model reservoir exploding fracturing,formation cracking, and fractures extending is established after five modes’research including calculation model of formation breakdown pressure and crack arrest pressure,model of exploding gas infiltration, model of fractures extending length and width, and model of exploding gas energy and momentum conservation based on fracture initiation loading model of reservoir exploding fracturing process. The variation law of wellbore pressure and fracture geometry is analyzed. Research results show that: wellbore pressure and temperature rapidly increase after explosive’s exploding and the wellbore pressure causes fracture initiation as well as fracture extension when it reaches formation breakdown pressure; exploding gas’pressure firstly increase and then decrease to formation pressure under the effect of explosive exploding and gas infiltration. Both of the peak pressure and fracture length decrease with fracture numbers increasing; fracture width firstly increases and then decreases with pressure increasing and the fewer the fracture number is, the bigger the fracture maximum width as well as final width are on the same explode loading condition. According to crack extension model draw the different numbers of crack about the P - t curve, Combined with the actual P - t change curves, Through the curve similarity principle to find the most consistent with actual curve of P - tcurve, Thus speculate the site initiation situation of exploding fracturing cracks. Including the number, crack extension crack length, width, etc; Using the method of level 1 fuzzy comprehensive evaluation, combined with the original experimental data of blast cracking of rock. Studying the influence factor of cracks number , Getting the weights of all the factors, Establishing the prediction model of cracks number. Design 26 groups of testing to get a new experimental data, Verifying the correctness of the model hypothesizes and the precision of the predict model. Through a series of research on exploding fracturing technology for the Parameters design and control provides theory basis, and for the technical development and application has important guiding significance in the site.
引文
[1]戴强,段永刚,陈伟,等.低渗透气藏渗流研究现状[J].特种油气藏.2007.2
    [2]张志强,郑军卫.低渗透油气资源勘探开发技术进展[J].地球科学进展,2009,(08)
    [3]蒲美玲.浅谈低渗透油藏的增产技术改造[J].江汉石油职工大学学报,2007.4
    [4]李文魁.爆燃压裂技术在油气资源开发中的应用研究[J].西安工程学院学报,2000,22(2)
    [5]张鼎业,张小岩,孙香秋.爆燃压裂技术研究与应用[J].石油钻采工艺,1997,19(增刊)
    [6]孙鹞鸿,孙广生,严萍,等.高压电脉冲采油技术发展[J].高压电技术,2002,28(1)
    [7]石道涵,王栋林,刘书炳.电脉冲解堵技术增产机理分析及应用[J].石油钻采工艺,2002,24(3)
    [8]贺慧,赵聪,陈德春,等.油层强动载造缝技术研究及存在问题分析[J].石油地质与工程,2009, 23 (2)_4
    [9]陈德春,孟红霞,张琪,等.水力裂缝层内爆燃压裂油井产能计算模型[J].中国石油大学学报(自然科学版),2005,(6)
    [10]张杰,田和金,王爱华,等.子长油矿4207裸眼井“压胀松动”增产技术现场试验[J].西安石油学院学报(自然科学版),2000,15(1)
    [11] Cuderman J F.et a1. A Propellant-Based Technology for Multiple Fracturing Wellbores to Enhance Gas Recovery:Application and Results in Dovonian Shale[J].SPE/DOE/GRI 12838,1984
    [12] Cuderman J F. Tailored-Pulse Fracturing in Cased and Perforated Boreholes [J].SPE l5253,1986
    [13]王涛.高能气体压裂技术在濮城油田的研究与应用[J].油气井测试,2004,13(5)
    [14]薄其众,葛刚,马功联.爆燃压裂技术与应用[J].海洋石油,2003,23(3).69-71
    [15]李文魁.套管井有壳弹高能气体压裂应用研究通过陕西省教委鉴定[J].西安石油大学学报(自然科学版),1993,(1)
    [16]高建义,陆兴峰,李汝学.无壳体高能气体压裂弹工艺介绍[J].油气井测试,1999,8(1):63-64
    [17]马新仿,复合压裂技术研究[J].河南石油,2001,15 (3)_3
    [18]王安仕.高能气体压裂用液体药点火与燃烧研究[J].西安石油学院学报,1995,10(3):55-57
    [19]吴晋军,马荣华.复合射孔压裂技术的应用[J].石油矿场机械,2000,29(2):31-34
    [20]刁刚田,刘志华,周家驹.复合射孔技术的应用[J].钻采工艺,2003,26(6):30-33.
    [21]张国胜,李才学,胡代益,等.复合压裂技术的应用[J].油气田地面工程,2003,(7)
    [22]王杰祥.油水井增产增注技术[M].中国石油大学出版社,2006,2,120-151,193-200
    [19]杨其彬,马利成,黄侠.复合压裂技术[J].断块油气田.2004,(1)
    [23]彭培根.固体推进剂性能及原理[M].长沙:中国人民解放军国防科学技术大学出版社,1987
    [25]王德才.火药学[M].南京:南京理工大学出版社,1988:165-180
    [26]孟红霞,郭清,陈德春,等.水力裂缝层内爆燃油井产能评价与分析[J].钻采工艺,2007,(3)
    [27]张杰,廖红伟,薛中天,等.“压胀松动”增产技术[J].天然气工业,2006,26(8):107-109
    [28] David W. Yang, Rasmus Risnes. Experimental Study on Fracture Initiation by Pressure Pulses. SPE63035, 2000
    [29]陈德春,孟红霞,吴飞鹏,等.岩石材料的冲击开裂机理[J].爆炸与冲击,2008,28(4)_6
    [30]陈德春.水力裂缝层内爆燃技术基础研究[D].中国石油大学(华东)工学博士论文,2006,2
    [31]王爱华,赵锋洛.用高能气体压裂模型研究裂缝条数[J].断块油气田,2000,7(5):56-59
    [32]夏昌敬.冲击载荷下孔隙岩石能量耗散的实验研究[J].工程力学,2006.23(9):1-4
    [33]贺慧.油层强动载造缝动态模拟模型研究[D].中国石油大学(华东)工学硕士论文,2009,5
    [34]郝兰香,黎荣剑.高能气体压裂及其适用的地质条件研究[J].石油钻采工艺.2001,23(2)
    [35]李文魁.井下封隔区间高能气体压裂的理论计算[J].西安石油学院学报(自然科学版),2000,15(3)
    [36]周起槐,任务正.火药物理化学性能[M].北京:国防工业出版社,1983
    [37]杨卫宇,周春虎,赵刚.高能气体压裂瞬态压力耦合分析[J].石油学报,1993,7,14(3)
    [38]张琪.采油工程原理与设计[M].东营:中国石油大学出版社,2006:282-287
    [39]陈德春,李海波,吴晓东,等.油层燃爆压裂加载模型[J],中国石油大学学报(自然科学版),2010,34(5):100-103、108
    [40]赵刚,董事尔.水压致裂法测量地应力理论与应用[J],山西建筑,2009.12,35(36):77
    [41]鲜于德清.测量地应力的一种新仪器[J].世界石油工业,1994,1(8):24-28
    [42]葛洪魁,王顺昌.水力压裂地应力测量有关技术问题的讨论[J].石油钻采工艺,1998,20(6):53-56,62
    [43]王鸿勋,张琪.采油工艺原理(修订本)[M].北京:石油工业出版社,1989
    [44]蒋廷学,单文文,杨艳丽.垂直裂缝井稳定产能的计算[J].石油勘探与开发,2001.4,61-63
    [45]卢文波,陶振宁.爆生气体驱动的裂纹扩展速度研究[J].爆炸与冲击,1994,14(3):264-268
    [46]陈莉静,李宁,王俊奇.高能复合射孔爆生气体作用下预存裂缝起裂扩展研究[J].石油勘探与开发.2005,32(6):91-93,120
    [47]张志呈.岩石断裂控制爆破的裂纹扩展[J].西南工学院学报.2000,15(1):60-66.
    [48]沈维道,蒋智敏,童钧耕.工程热力学.北京:高等教育出版社,2001
    [49]魏兆言,张晓兰,王百坤,等.地应力变化对重复压裂技术的影响[J].钻采工艺,2008,31(B08):37-39
    [50]杨百全,黄华梁,李玉华,等.低渗透储层特征参数研究与应用[J].天然气工业,2001,(02):32-35
    [51]谭建荣,岳小莉,陆国栋.图形相似的基本原理、方法及其在结构模式识别中的应用[J].计算机学报,2002,(09):959-967
    [52]朱洁.一种新的曲线相似性判别方法研究[D],武汉理工大学理学硕士学位论文,2009,5
    [53]朱洁,黄樟灿,彭晓琳.基于离散Fr’echet距离的判别曲线相似性的算法[J].武汉大学学报(理学版),2009,(09):227-232
    [54]张志刚,周明全,耿国华.颅像轮廓曲线相似性鉴别方法研究[J].小型微型计算机系统,2008,7(7):1304-1307
    [55]方卫宇.一种基于动态模式匹配的图形识别方法[J],铁道学报,1997,12.19(6),47-53
    [56]张斌,唐中伟,宗序眉,等.一种基于曲线相似度进行业务流量监测的方法[J]
    [57]丁雁生,张宝康.爆生气体下孔壁岩石开裂的机理及影响因素研究[J],石油钻探技术,2008,36(3):50~54
    [58]赵振宇,徐用懋.模糊理论和神经网络的基础与应用[M].北京:清华大学出版社,1996.06
    [59]陈民锋,郎兆新,张兴焰.模糊综合评判法评价油田注水开发状况[J].断块油气田,2001,(2)
    [60]杨伦标,高英仪.模糊数学原理及应用[M].广州:华南理工大学出版社,第4版,2006.7
    [61]张系斌.套管破坏实验的灰色关联分析[J].石油矿场机械,2001,30(2):14-16
    [62]张雄君,程林松,李春兰.灰色关联分析法在产量递减率影响因素分析中的应用,油气地质与采收率[J],2004,11(6):48-50

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