缝网压裂机理研究与认识[任岚120425]课件.ppt
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1、缝网压裂机理研究与认识缝网压裂机理研究与认识赵金洲赵金洲西南石油大学油气藏地质及开发工程国家重点实验室西南石油大学油气藏地质及开发工程国家重点实验室2012年年4月月1 一一. 什么是缝网压裂什么是缝网压裂 二二. 能不能形成缝网能不能形成缝网 三三. 怎样才能够形成缝网怎样才能够形成缝网 四四. 如何形成缝网如何形成缝网 五五. 缝网压裂实例分析缝网压裂实例分析汇报提纲汇报提纲2 1984:Warpinski通过矿场试验首次发现压裂形成主裂缝与复杂分支裂缝同时延伸,通过矿场试验首次发现压裂形成主裂缝与复杂分支裂缝同时延伸,提出了提出了Zone of Fractures的概念。的概念。 198
2、6:Blanton 通过物理模拟实验首次发现并提出水力裂缝相交天然裂缝后,水力通过物理模拟实验首次发现并提出水力裂缝相交天然裂缝后,水力裂缝可能存在裂缝可能存在穿过穿过、转向转向、穿过和转向穿过和转向3种状态。种状态。一一. 什么是缝网压裂?什么是缝网压裂?3水力裂缝相交天然裂缝后的延伸模式(水力裂缝相交天然裂缝后的延伸模式(Blanton) 1999: Mahrer认为天然裂缝性地层压裂将形成认为天然裂缝性地层压裂将形成Network Fractures 。 2000: Beugelsdijk通过物理模拟实验证实了通过物理模拟实验证实了Network Fractures的存在。的存在。 20
3、02:Fisher和和Maxwell 同时通过微地震测试发现压裂形成同时通过微地震测试发现压裂形成Fracture Networks的可能性。的可能性。 2004:国内(赵金洲)首次提出了:国内(赵金洲)首次提出了网络裂缝酸化网络裂缝酸化概念。概念。 2006:国内(胥云等人)首次提出了:国内(胥云等人)首次提出了缝网压裂缝网压裂概念。概念。 2006:Mayerhofer提出了提出了Stimulated Reservoir Volume (SRV)概念,国内翻译概念,国内翻译为为体积改造(压裂)体积改造(压裂)。一一. 什么是缝网压裂?什么是缝网压裂?4 2008:国内(赵金洲,任岚)开始研
4、究:国内(赵金洲,任岚)开始研究缝网压裂理论模型缝网压裂理论模型。 2009:Olson发表了发表了缝网压裂的力学模拟成果缝网压裂的力学模拟成果。一一. 什么是缝网压裂?什么是缝网压裂?5Rn=1Rn=2传统压裂的裂缝形态传统压裂的裂缝形态缝网压裂的裂缝形态缝网压裂的裂缝形态裂缝单一裂缝单一双翼裂缝双翼裂缝水力裂缝对储层流动区域控制范围小水力裂缝对储层流动区域控制范围小表现为裂缝面对储层流动区域的控制表现为裂缝面对储层流动区域的控制裂缝带裂缝带裂缝延伸具有随机性裂缝延伸具有随机性缝网对储层流动区域控制范围大缝网对储层流动区域控制范围大表现为缝网体积对储层流动区域的控制表现为缝网体积对储层流动区
5、域的控制6一一. 什么是缝网压裂?什么是缝网压裂?7Warpinski(1984)室外矿场试验发现形成了裂缝带(缝网):室外矿场试验发现形成了裂缝带(缝网):二二. 能不能形成缝网?能不能形成缝网?8二二. 能不能形成缝网?能不能形成缝网?室内物理模拟实验证实了网络裂缝室内物理模拟实验证实了网络裂缝(缝网缝网)的形成:的形成:( Beugelsdijk ,2000 )(陈勉,陈勉,2008)施工结束施工结束190min130min80min9微地震监测证实了网络裂缝(缝网)的形成:微地震监测证实了网络裂缝(缝网)的形成:(Maxwell ,2002)二二. 能不能形成缝网?能不能形成缝网?10
6、微地震监测证实了网络裂缝(缝网)的形成:微地震监测证实了网络裂缝(缝网)的形成:(Cipolla,2009)二二. 能不能形成缝网?能不能形成缝网?11 地质条件地质条件 储层必须具有结构弱面(如天然裂缝),储层结构弱储层必须具有结构弱面(如天然裂缝),储层结构弱面越发育,缝网系统越发育面越发育,缝网系统越发育三三. 怎样才能够形成缝网?怎样才能够形成缝网?12在不同应力差和相交角组合下的实验结果在不同应力差和相交角组合下的实验结果实验室构架实验室构架三三. 怎样才能够形成缝网?怎样才能够形成缝网? 应力条件应力条件 最大最小水平主应力差越小,最大水平主应力方向与结构最大最小水平主应力差越小,
7、最大水平主应力方向与结构弱面(如天然裂缝)走向夹角越小,越容易形成缝网且缝网系统越发育弱面(如天然裂缝)走向夹角越小,越容易形成缝网且缝网系统越发育(Blanton,1987) Rickman 认为脆性矿物认为脆性矿物(硅质硅质+钙质钙质)总量要大于总量要大于40%,才能够形成缝网,才能够形成缝网岩矿成分岩矿成分3角图角图(Rickman,2008)13三三. 怎样才能够形成缝网?怎样才能够形成缝网? 岩矿条件岩矿条件脆性矿物脆性矿物(硅质硅质+钙质钙质)含量越高,储层越容易形成缝网含量越高,储层越容易形成缝网 脆性特征参数约大于脆性特征参数约大于5050,储层才具有缝网扩展的岩石力学条件,储
8、层才具有缝网扩展的岩石力学条件14三三. 怎样才能够形成缝网?怎样才能够形成缝网? 力学条件力学条件弹性模量越大、低泊松比越小,储层越容易形成缝网弹性模量越大、低泊松比越小,储层越容易形成缝网(Rickman,2008)15计算条件:计算条件:岩石抗张强度岩石抗张强度5MPa,流体黏度,流体黏度1mPa.s(赵金洲,任岚(赵金洲,任岚 20102010)三三. 怎样才能够形成缝网?怎样才能够形成缝网? 工程条件一:工程条件一:净压力越高,储层越容易形成缝网且缝网越发育净压力越高,储层越容易形成缝网且缝网越发育模拟实验结果模拟实验结果(Beugelsdijk,2000)低粘低粘高粘高粘裂缝监测结
9、果裂缝监测结果(Cipolla,2008)16冻胶冻胶滑溜水滑溜水清水清水弱交联压裂液弱交联压裂液理论计算结果理论计算结果(赵金洲、任岚,赵金洲、任岚,2010)三三. 怎样才能够形成缝网?怎样才能够形成缝网? 工程条件二:工程条件二:主裂缝形成后,压裂液黏度越低,主裂缝形成后,压裂液黏度越低,越容易形成缝网越容易形成缝网17注入压裂液量与缝网发育程度相关性(注入压裂液量与缝网发育程度相关性(Mayerhofer,2010)三三. 怎样才能够形成缝网?怎样才能够形成缝网? 工程条件三:工程条件三:压裂规模越大,缝网体积越大压裂规模越大,缝网体积越大18缝网压裂的基本条件缝网压裂的基本条件地质条
10、件:地质条件:结构弱面(天然裂缝、节理等)发育结构弱面(天然裂缝、节理等)发育应力条件:应力条件:水平应力差小水平应力差小岩矿条件:岩矿条件:脆性矿物含量高脆性矿物含量高力学条件:力学条件:弹性模量大、泊松比小弹性模量大、泊松比小工程条件:工程条件:三三. 怎样才能够形成缝网?怎样才能够形成缝网?净压力高净压力高流体黏度低流体黏度低规模大规模大缝网形成示意图缝网形成示意图四四. 如何形成缝网?如何形成缝网?1920缝网概念图(缝网概念图(Blanton)四四. 如何形成缝网?如何形成缝网?缝网概念图(缝网概念图(赵金洲,任岚赵金洲,任岚)21 netmaxmino11 cos22ptT net
11、maxminof11 cos22ptTp tnfip tp 从相交点直接穿过从相交点直接穿过穿过天然裂缝判据:穿过天然裂缝判据: 从天然裂缝端部延伸从天然裂缝端部延伸天然裂缝转向判据:天然裂缝转向判据:水力裂缝与天然裂缝相交作用后的延伸理论模型水力裂缝与天然裂缝相交作用后的延伸理论模型220nff20nftf421211expsin2142cnppnk tnpnCL fp四四. 如何形成缝网?如何形成缝网?水力裂缝相交天然裂缝后的延伸分析水力裂缝相交天然裂缝后的延伸分析(1) 低相交角时,水力裂缝倾向沿天然裂缝转向延伸;低相交角时,水力裂缝倾向沿天然裂缝转向延伸;(2) 中相交角低应力差时,水
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