專利名稱：一種實現(xiàn)重復(fù)壓裂造新縫的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及油氣藏水力壓裂增產(chǎn)改造措施，特別是提出了一種實現(xiàn)低滲透油田重復(fù)壓裂造新縫的理論方法，這種理論方法可以高效指導(dǎo)低滲透油田的重復(fù)壓裂改造，更大程度地挖潛剩余油，提高采收率。
背景技術(shù)：
重復(fù)壓裂是實現(xiàn)低滲透油田穩(wěn)產(chǎn)增產(chǎn)的重要途徑，如果能夠?qū)崿F(xiàn)重復(fù)壓裂造新縫，便可以在油氣層中打開新的油氣流通道，更大范圍地溝通初次壓裂人工裂縫未動用的油氣層，大幅度地增加油氣產(chǎn)量，進(jìn)一步提高油氣藏的開發(fā)效果。然而重復(fù)壓裂造新縫機(jī)理仍然缺乏系統(tǒng)、深入的研究。目前國內(nèi)外對重復(fù)壓裂造新縫的分析幾乎都是建立在地應(yīng)力轉(zhuǎn)向基礎(chǔ)之上的。而關(guān)于地應(yīng)力轉(zhuǎn)向的研究，目前還只是停留在理論研究和數(shù)值模擬階段，得不到現(xiàn)場試驗支持，因此沒有可行、實用的重復(fù)壓裂造新縫方法和工藝。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為低滲透油田水力壓裂改造提供一種實現(xiàn)重復(fù)壓裂造新縫的方法，利用該方法可大幅度地增加油氣產(chǎn)量，進(jìn)一步提高油氣藏的開發(fā)效果，既可以事先預(yù)測造新縫所應(yīng)滿足的條件，又能用來判斷現(xiàn)場重復(fù)壓裂施工是否產(chǎn)生了新縫。
本發(fā)明的技術(shù)方案是設(shè)計一種實現(xiàn)重復(fù)壓裂造新縫的方法，其方法是它以橢圓縫描述初次壓裂人工裂縫，結(jié)合張性破壞準(zhǔn)則和剪切破壞準(zhǔn)則，在國內(nèi)外首次給出了重復(fù)壓裂造新縫的理論判據(jù)，根據(jù)理論判據(jù)給出了實現(xiàn)重復(fù)壓裂造新縫所應(yīng)滿足的臨界井底延伸壓力及目的層地應(yīng)力場和巖石力學(xué)參數(shù)應(yīng)具備的特征和條件。
所述的實現(xiàn)重復(fù)壓裂造新縫所應(yīng)滿足的臨界井底延伸壓力及目的層地應(yīng)力場和巖石力學(xué)參數(shù)應(yīng)具備的特征是施工壓力條件滿足理論判據(jù)中的pinj≥σh2+T0,T0>(σh1-σh2)4]]>或pinj≥12[(σh1+σh2)-(σh1-σh2)2/8T0],T0<(σh1-σh2)4,]]>即可判定重復(fù)壓裂過程產(chǎn)生了新的拉伸裂縫，其中pinj是井底延伸壓力，σh1為最大水平主應(yīng)力，σh2為最小水平主應(yīng)力，T0為抗張強(qiáng)度；同理，如果滿足理論判據(jù)pinj≥(1+sin12θ-m+msin12θ)(Lf/2r)12cos12θσh2-σC1-m+(1+sin12θ-m+msin12θ)(Lf/2r)12cos12θ]]>且pinj＜σh2，則可判斷產(chǎn)生了新的剪切裂縫，其中Lf為裂縫半長，(r，θ)為裂縫尖端附近某點P的平面極坐標(biāo)，σC為巖石單軸抗壓強(qiáng)度，m＝tg2α，α為新的剪切破裂面法向與σh1方向的夾角，α＝45°+φ/2，φ為巖石內(nèi)摩擦角。
所述的橢圓縫是指扁長橢圓裂縫，既橢圓半長軸大于橢圓半短軸，它是用來描述初次壓裂人工裂縫的，它的裂縫半長既為橢圓半長軸在30-100m，裂縫半寬既為橢圓半短軸在1-3mm。
本發(fā)明的特點是(1)在國內(nèi)外首次分析了重復(fù)壓裂過程基質(zhì)巖石發(fā)生破壞的條件，從而給出了造新縫的理論判據(jù)，即實現(xiàn)造新縫所需的臨界井底延伸壓力及目的層地應(yīng)力場和巖石力學(xué)參數(shù)所應(yīng)具備的特征和條件。
(2)該理論判據(jù)形式簡單易懂。不論采取何種壓裂工藝，只要施工條件能夠滿足此理論判據(jù)，即可實現(xiàn)造新縫。
(3)該理論判據(jù)同時可以用來判斷現(xiàn)場重復(fù)壓裂過程是否產(chǎn)生了新縫。
(4)新裂縫分為拉伸裂縫和剪切裂縫兩種，分別對應(yīng)于巖石的兩種基本破壞-拉伸破壞和剪切破壞。兩種裂縫方位都區(qū)別于初次壓裂人工裂縫，且臨界井底延伸壓力是地應(yīng)力場及巖石力學(xué)參數(shù)的函數(shù)。
本發(fā)明在充分調(diào)研國內(nèi)外相關(guān)文獻(xiàn)基礎(chǔ)上，分析了重復(fù)壓裂裂縫轉(zhuǎn)向的各種類型，提出造新縫機(jī)理絕非僅限于上文提及的地應(yīng)力場轉(zhuǎn)向。重復(fù)壓裂造新縫的根源在于巖石在薄弱面處的再次破裂，而不是所謂地應(yīng)力反轉(zhuǎn)，并結(jié)合巖石破壞準(zhǔn)則，首次分析了重復(fù)壓裂過程基質(zhì)巖石發(fā)生破壞的條件，從而給出了造新縫的理論判據(jù)。裂縫轉(zhuǎn)向主要受破裂壓力控制，即便地應(yīng)力場沒有發(fā)生變化，也可能出現(xiàn)裂縫轉(zhuǎn)向。
對于重復(fù)壓裂施工，根據(jù)以上理論判據(jù)，觀察施工壓力曲線，即可判斷是否產(chǎn)生了新裂縫。同理，在重復(fù)壓裂施工之前，根據(jù)以上理論判據(jù)，可事先預(yù)測造新縫所應(yīng)滿足的條件，以便合理選井選層，并采取合適的壓裂工藝，實現(xiàn)造新縫。因此該方法可以較好地指導(dǎo)低滲透油田的重復(fù)壓裂改造，更大程度地挖潛剩余油，提高采收率，具有很強(qiáng)的實用價值。


圖1是細(xì)長橢圓(扁橢圓)裂縫尖端附近點P示意圖。
圖2是莫爾-庫侖破壞準(zhǔn)則示意圖。
圖3是實施例1井暫堵脫砂壓裂施工壓力vs.時間曲線圖。
圖4是實施例2井暫堵脫砂壓裂施工壓力vs.時間曲線圖。
圖5是實施例2井微地震裂縫監(jiān)測圖。
具體實施例方式以橢圓縫描述初次壓裂人工裂縫，結(jié)合張性破壞準(zhǔn)則和剪切破壞準(zhǔn)則，在國內(nèi)外首次分析了低滲透儲層重復(fù)壓裂過程中出現(xiàn)新的巖石破壞的條件，從而給出了重復(fù)壓裂造新縫的理論判據(jù)。即給出了實現(xiàn)造新縫所需的臨界井底延伸壓力值及目的層地應(yīng)力場和巖石力學(xué)參數(shù)應(yīng)具備的特征和條件。此處新裂縫分為剪切裂縫和拉伸裂縫兩種，分別對應(yīng)于巖石的剪切破壞和張性破壞。兩種裂縫方位都區(qū)別于初次壓裂人工裂縫，且臨界壓力是地應(yīng)力場及巖石力學(xué)參數(shù)的函數(shù)。利用該理論方法，既可以事先預(yù)測造新縫所應(yīng)滿足的條件，合理進(jìn)行重復(fù)壓裂選井選層，并采取合適的壓裂工藝，實現(xiàn)造新縫；又能用來判斷現(xiàn)場重復(fù)壓裂施工是否產(chǎn)生了新縫。因此該方法可以高效指導(dǎo)低滲透油田的重復(fù)壓裂改造，更大程度地挖潛剩余油，提高采收率。
暫堵脫砂壓裂工藝已在長慶油田成功應(yīng)用和推廣，安塞油田實例分析表明如果暫堵升壓值滿足以上理論判據(jù)，即可產(chǎn)生新的拉伸裂縫，這進(jìn)一步印證了該理論方法的現(xiàn)場實用性。
該方法簡單可行，可適用于所有低滲透、特低滲透油層重復(fù)壓裂改造。在實施重復(fù)壓裂時，不論采取何種壓裂工藝或者措施，只要該工藝能夠創(chuàng)造滿足該理論判據(jù)的施工條件，即可實現(xiàn)造新縫。
1重復(fù)壓裂造新縫理論推導(dǎo)初次壓裂后，假定人工主裂縫已經(jīng)形成，而且沿遠(yuǎn)場最大主應(yīng)力方位。假設(shè)縫高不變，考慮平面2D裂縫情形，裂縫近似為橢圓形，這與GDK、PKN等平面模型假設(shè)類似。裂縫半長為Lf，最大寬度為b。
在重復(fù)壓裂時，重新有壓裂液進(jìn)入，考慮此時裂縫壁面附近的應(yīng)力狀態(tài)，進(jìn)行破裂分析。假設(shè)當(dāng)前遠(yuǎn)場最大水平主應(yīng)力和最小水平主應(yīng)力分別為σh1和σh2，它們與x軸夾角分別為 和β。如果當(dāng)前主地應(yīng)力方位較原始主應(yīng)力沒有變化，則β=π2.]]>如果當(dāng)前地應(yīng)力場發(fā)生了變化(比如因初次裂縫開啟或者注水或油氣采出引起的變化)，并且已知，則β也已知。
在低滲透油田壓裂實踐中，人工裂縫半長可取30-100m，而裂縫半寬可取1-3mm，因此b/Lf非常小。而對于橢圓坐標(biāo)系，如果有ξ＝ξ0，則對應(yīng)于x、y平面中的相應(yīng)曲線為橢圓x2c2cosh2ξ0+y2c2sinh2ξ0=1]]>其半軸為a＝c coshξ0，b＝c sinhξ0則有tanhξ0＝b/a。根據(jù)上文，b/L極小，所以近似有ξ0＝0，即初次壓裂人工裂縫為細(xì)長橢圓(扁橢圓)裂縫，成為從x＝-c到x＝c的切口，且c＝Lf。
扁橢圓裂縫尖端附近點P的應(yīng)力狀態(tài)，可采用橢圓坐標(biāo)系分析(見圖1)。
(1)裂縫壁面張性破裂根據(jù)格里菲斯經(jīng)典理論，認(rèn)為張性破裂(拉伸破裂)是由微小的格里菲斯裂縫尖端的應(yīng)力集中引起的，當(dāng)裂縫尖端附近的最大拉應(yīng)力達(dá)到材料的特征值時，破裂開始發(fā)生。
扁橢圓裂縫表面的切向應(yīng)力為σt＝p+{(σh1+σh2-2p)sinh2ξ0+(σh1-σh2)[exp(2ξ0)×cos2(β-η)-cos2β]}/{cosh2ξ0-cos2β}顯然該應(yīng)力與β有關(guān)，可見裂縫壁面應(yīng)力場與當(dāng)前最大主應(yīng)力方位密切相關(guān)。
水力壓裂經(jīng)典理論中提及的人工壓裂都是指張性破裂，分析張性破裂通常使用最大拉應(yīng)力準(zhǔn)則。
此處仍采用最大拉應(yīng)力準(zhǔn)則，即最大拉應(yīng)力(表面切向應(yīng)力)達(dá)到巖石抗拉強(qiáng)度時，出現(xiàn)張性破裂。
分析給出的破壞準(zhǔn)則為(σh1-σh2)2-8T0(σh1+σh2-2pinj)＝0，pinj＜(σh1+3σh2)/4；σh2-pinj+T0＝0，pinj＞(σh1+3σh2)/4即pinj=12[(σh1+σh2)-(σh1-σh2)2/8T0],T0<(σh1-σh2)4;]]>pinj=σh2+T0,T0>(σh1-σh2)4]]>新的拉伸破裂方位(與x軸的夾角)為 可見如果β=π2,]]>則新裂縫將垂直于初次裂縫方位。
(2)裂縫尖端附近的剪切破裂對于裂縫尖端附近點P的應(yīng)力狀態(tài)，如圖1所示，可以得到σr=2(σh2-p)cos12θ(1+sin212θ)sin2β(8r/Lf)-1/2+2(σh1-p)cos12θ(1+sin212θ)]]>cos2β(8r/Lf)-1/2+(σh2-σh1)sin12θ(1-3sin212θ)sin2β(8r/Lf)-1/2]]>σθ=2(σh2-p)cos212θsin2β(8r/Lf)-1/2+2(σh1-p)cos312θcos2β(8r/Lf)-1/2]]>-3(σh2-σh1)sin12θcos212θsin2β(8r/Lf)-1/2]]>τrθ=2(σh2-p)cos212θsin12θsin2β(8r/Lf)-1/2+2(σh1-p)cos212θsin12θ]]>cos2β(8r/Lf)-1/2+(σh2-σh1)cos12θ(3cos212θ-2)sin2β(8r/Lf)-1/2]]>如果遠(yuǎn)場主應(yīng)力方位沒有變化，則β=π2,]]>代入以上式子，可以發(fā)現(xiàn)每個式子中與σh1相關(guān)的項都變?yōu)?，因此得到只含有σh2的表達(dá)式σr=2(σh2-p)cos12θ(1+sin212θ)(8r/Lf)-1/2]]>σθ=2(σh2-p)cos312θ(8r/Lf)-1/2]]>τrθ=2(σh2-p)cos212θsin12θ(8r/Lf)-1/2]]>利用主應(yīng)力公式
σ1=12(σxx+σyy)+[τxy2+14(σxx-σyy)2]12]]>σ2=12(σxx+σyy)-[τxy2+14(σxx-σyy)2]12]]>得到裂縫尖端附近某點(r，θ)的主應(yīng)力為(σh2-p)cos12θ(1±sin12θ)(Lf/2r)1/2]]>該主應(yīng)力的方位(與σr夾角)θ′為tg2θ′=2τxyσxx-σyy=2τrθσr-σθ=sinθ1-cosθ]]>所以θ′=π4-θ4]]>或者 當(dāng)p＜σh2時，主應(yīng)力為壓應(yīng)力狀態(tài)，考慮剪切破壞。
下面簡要介紹剪切破壞準(zhǔn)則。
Mohr-Coulomb準(zhǔn)則剪切破壞最常用的破裂準(zhǔn)則為Mohr-Coulomb準(zhǔn)則。在介質(zhì)微元的任何截面上，其剪應(yīng)力τn的大小都不能超過某一臨界值，當(dāng)|τn|達(dá)到該臨界值時，材料就要產(chǎn)生剪切滑移。
圖2為莫爾-庫侖(Mohr-Coulomb)破壞準(zhǔn)則示意圖，它的二條直線為Mohr-Coulomb強(qiáng)度曲線，直線內(nèi)側(cè)區(qū)域為安全區(qū)，直線外側(cè)區(qū)域為破壞區(qū)。當(dāng)巖石的應(yīng)力圓(σ，τ)與直線相切時，巖石將發(fā)生剪切破壞。
|τn|≥c0+σn′tgφσ=12(σ1+σ3)+12(σ1-σ3)cos2α]]>τ=-12(σ1-σ3)sin2α]]>α＝45°+φ/2τn和σn′分別為剪切破裂面上的剪應(yīng)力和正應(yīng)力(法向應(yīng)力)，α為剪切破裂面法向與最大主應(yīng)力σ1方向的夾角，c0為固有剪切強(qiáng)度(粘聚力或內(nèi)聚力)，tgφ為內(nèi)摩擦系數(shù)，φ為內(nèi)摩擦角。剪切破壞是壓應(yīng)力下的典型破裂，它的特征是沿破裂面的剪切位移。
Mohr-Coulomb準(zhǔn)則也可以用主應(yīng)力之間的關(guān)系式表達(dá)σ1-p＝m(σ3-p)+σC其中m＝tg2α，σC＝2c0tgα，為單軸抗壓強(qiáng)度。
反推，得出pinj=σ1-mσ3-σC1-m]]>將以上主應(yīng)力代入剪切破裂準(zhǔn)則pinj=σ1-mσ3-σC1-m]]>得到臨界注入壓力(孔隙壓力)pinj=(1+sin12θ-m+msin12θ)(Lf/2r)12cos12θσh2-σC1-m+(1+sin12θ-m+msin12θ)(Lf/2r)12cos12θ]]>且應(yīng)pinj＜σh2其中m＝tg2α，σC＝2C0tgα， 新的剪切破裂形成與否的具體分析過程如下首先判斷σh2<σCm-1]]>成立與否，Δ=(1+sin12θ-m+msin12θ)(Lf/2r)12cos12θ]]>其中m＝tg2α，σC＝2c0tgα， (1)如果成立，則考察1-m+Δ＞0的可能性，如果可能，而且有σh2>σCΔ,]]>則可能出現(xiàn)剪切裂縫；如果不可能，則無剪切縫。
(2)如果不成立，則考察1-m+Δ＜0的可能性，如果可能，而且滿足σh2<σCΔ]]>則可能出現(xiàn)剪切裂縫；如果不可能，則無剪切縫。
如果產(chǎn)生了新的剪切裂縫，則剪切破裂面法向與當(dāng)前最大主應(yīng)力方位θ′夾角應(yīng)為 所以剪切縫與該考察點(r，θ)的σr方向夾角為 或者 兩者擇一，因為主應(yīng)力方位θ′=π2-θ4]]>或者 只能取其中之一。
可見新的破裂面法向與x軸(即初次人工裂縫方位)夾角大致在30°～75°范圍，即新的剪切裂縫亦發(fā)生了轉(zhuǎn)向。
2現(xiàn)場應(yīng)用舉例本專利提供了一種判定和實現(xiàn)重復(fù)壓裂造新縫的理論方法。該方法簡單可行，可適用于所有低滲透、特低滲透油層重復(fù)壓裂改造。在實施重復(fù)壓裂時，不論采取何種壓裂工藝或者措施，只要該工藝能夠創(chuàng)造滿足該理論判據(jù)的施工條件，即可實現(xiàn)造新縫。
目前暫堵脫砂壓裂工藝在長慶低滲透油田重復(fù)壓裂增產(chǎn)改造中發(fā)揮了重要的作用，已被廣泛應(yīng)用，其具體實施過程可參考諸多公開文獻(xiàn)，比如2002年《鉆采工藝》25(6)39～41“安塞油田長6油層端部脫砂壓裂試驗”等。它的核心思路是利用脫砂控制初次壓裂人工裂縫繼續(xù)擴(kuò)展和延伸，在初次壓裂人工裂縫內(nèi)加入暫堵劑形成屏蔽，從而形成高壓環(huán)境。實例分析表明，如果暫堵升壓值滿足以上理論判據(jù)，則會產(chǎn)生新的拉伸裂縫。以下是安塞油田王窯區(qū)兩口井暫堵脫砂壓裂造新縫分析。
王14-15井分析該井位于王窯區(qū)中部，為中部改變液流方向的1口試驗井。初次壓裂人工裂縫扁長橢圓半長軸為82.4m，裂縫半寬既橢圓半短軸為1.6mm。
該井投產(chǎn)于89年11月，初期日產(chǎn)油2.5t，91年6月見效，日產(chǎn)油上升到4.0t。93年3月見水，于99年2月因水淹關(guān)井，累計產(chǎn)油6278t，為了探索中西區(qū)提高采收率的技術(shù)思路，于2002年5月26日轉(zhuǎn)注王13-15井，開展改變液流方向試驗，并對周圍3口水淹油井復(fù)產(chǎn)，目前其它兩口井已見油，平均日產(chǎn)液在3.45m3，而王14-15井于2002年7月16日復(fù)產(chǎn)后一直不出液。分析認(rèn)為油層有堵塞，應(yīng)進(jìn)行重復(fù)壓裂。該井于20002年9月29進(jìn)行暫堵脫砂壓裂，施工曲線見圖3，壓裂后自噴投產(chǎn)，平均日增油3.24t，增產(chǎn)效果顯著(見表1)。
利用該井鄰井室內(nèi)巖心試驗測定的地應(yīng)力及巖石力學(xué)參數(shù)資料，知最大水平主應(yīng)力σh1和最小水平主應(yīng)力σh2分別為25.74、18.44MPa，抗張強(qiáng)度T0為7.67MPa，則(σh1-σh2)41.83MPa,]]>即T0>(σh1-σh2)4.]]>觀察重復(fù)壓裂施工壓力曲線，前期工作壓力穩(wěn)定在15MPa左右，可以判定初次壓裂人工裂縫重啟壓力約為15MPa，而暫堵升壓至23MPa左右，所以暫堵升壓值大致為8MPa，可見暫堵升壓值略大于巖石抗張強(qiáng)度，即施工壓力條件滿足理論判據(jù)中的pinj≥σh2+T0,T0>(σh1-σh2)4,]]>所以可判定重復(fù)壓裂過程產(chǎn)生了新的拉伸裂縫，這與施工壓力曲線后半部的發(fā)展變化趨勢非常吻合。而且壓裂后該井出現(xiàn)自噴并且增產(chǎn)效果顯著也有力證明了可能產(chǎn)生了新裂縫。
表1 W14-15井重復(fù)壓裂施工參數(shù)及效果分析統(tǒng)計

王20-017井分析王20-017井采用暫堵脫砂壓裂工藝施工。施工壓力曲線見圖4，微地震裂縫監(jiān)測結(jié)果見圖5。主裂縫方位為北東向64.1度，裂縫半長既橢圓半長軸近似為65米，裂縫半寬既橢圓半短軸為2.0mm。在距東部主裂縫約60米處有一與主裂縫近似垂直的次裂縫，長度約30米。
從圖4可以看出，初次壓裂人工裂縫重啟壓力約為12MPa，而后暫堵升壓至15MPa，故暫堵升壓值約為3.0MPa。
王窯區(qū)最大水平主應(yīng)力方位平均為北東向67°，所以重復(fù)壓裂的主裂縫方位(北東向64.1度)基本上與初次壓裂裂縫方位相同，即重復(fù)壓裂沒有發(fā)生裂縫轉(zhuǎn)向，或者說地應(yīng)力場沒有發(fā)生轉(zhuǎn)向。
根據(jù)該井目的層砂巖取心的室內(nèi)巖石力學(xué)參數(shù)測定結(jié)果，巖石抗張強(qiáng)度為2.9MPa。王窯區(qū)平均最大水平主應(yīng)力σh1為24MPa，最小水平主應(yīng)力σh2為19MPa，則T0>(σh1-σh2)4;]]>而且暫堵升壓值非常接近并略大于抗張強(qiáng)度。可見該井施工條件滿足pinj≥σh2+T0,T0>(σh1-σh2)4,]]>即重復(fù)壓裂將產(chǎn)生新的拉伸裂縫。根據(jù)上文分析，該井層地應(yīng)力場沒有轉(zhuǎn)向，即β=π2,]]>所以新的拉伸裂縫應(yīng)垂直于人工主裂縫?？梢娎碚摲治鼋Y(jié)論與現(xiàn)場裂縫監(jiān)測結(jié)果完全一致。
在其它井采用暫堵脫砂壓裂工藝施工它的裂縫半長有在35m，裂縫半寬有在1.2米。還有裂縫半長有在95m，裂縫半寬有在3米的。它的理論分析結(jié)論與現(xiàn)場裂縫監(jiān)測結(jié)果也完全一致。
以上通過安塞油田暫堵脫砂壓裂工藝實例分析，論證了該理論方法在現(xiàn)場應(yīng)用方面的可行性。實施暫堵脫砂壓裂工藝，可以創(chuàng)造出滿足該理論判據(jù)的施工條件，所以產(chǎn)生了新的拉伸裂縫。當(dāng)然如果能夠采取其他合適的壓裂工藝，使得臨界井底壓力滿足理論判據(jù)，則同樣也可以實現(xiàn)造新縫。目前暫堵脫砂壓裂工藝在長慶低滲透油田重復(fù)壓裂增產(chǎn)改造中發(fā)揮了重要的作用，已被廣泛應(yīng)用。它利用脫砂控制初次壓裂人工裂縫繼續(xù)擴(kuò)展和延伸，在初次壓裂人工裂縫內(nèi)加入暫堵劑形成屏蔽，從而形成高壓環(huán)境。實例分析表明，如果暫堵升壓值滿足以上造新縫理論判據(jù)，則會產(chǎn)生新的拉伸裂縫。
對于重復(fù)壓裂造新縫分析，不論是事先預(yù)測還是現(xiàn)場應(yīng)用，該方法都是切實可行的，因此它可以有效指導(dǎo)低滲透油田的重復(fù)壓裂改造，更大程度地挖潛剩余油，提高采收率。
權(quán)利要求
1.一種實現(xiàn)重復(fù)壓裂造新縫的方法，其方法是它以橢圓縫描述初次壓裂人工裂縫，結(jié)合張性破壞準(zhǔn)則和剪切破壞準(zhǔn)則，在國內(nèi)外首次給出了重復(fù)壓裂造新縫的理論判據(jù)，根據(jù)理論判據(jù)給出了實現(xiàn)重復(fù)壓裂造新縫所應(yīng)滿足的臨界井底延伸壓力及目的層地應(yīng)力場和巖石力學(xué)參數(shù)應(yīng)具備的特征和條件。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種實現(xiàn)重復(fù)壓裂造新縫的方法，其特征是所述的實現(xiàn)重復(fù)壓裂造新縫所應(yīng)滿足的臨界井底延伸壓力及目的層地應(yīng)力場和巖石力學(xué)參數(shù)應(yīng)具備的特征是施工壓力條件滿足理論判據(jù)中的pinj≥σh2+T0,T0>(σh1-σh2)4]]>或pinj≥12[(σh1+σh2)-(σh1-σh2)2/8T0],T0<(σh1-σh2)4,]]>即可判定重復(fù)壓裂過程產(chǎn)生了新的拉伸裂縫，其中pinj是井底延伸壓力，σh1為最大水平主應(yīng)力，σh2為最小水平主應(yīng)力，T0為抗張強(qiáng)度；同理，如果滿足理論判據(jù)pinj≥(1+sin12θ-m+msin12θ)(Lf/2r)12cos12θσh2-σC1-m+(1+sin12θ-m+msin12θ)(Lf/2r)12cos12θ]]>且pinj＜σh2，pinj<σh2,]]>則可判斷產(chǎn)生了新的剪切裂縫，其中Lf為裂縫半長，(r，θ)為裂縫尖端附近某點P的平面極坐標(biāo)，σC為巖石單軸抗壓強(qiáng)度，m＝tg2α，α為新的剪切破裂面法向與σh1方向的夾角，α＝45°+φ/2，φ為巖石內(nèi)摩擦角。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種實現(xiàn)重復(fù)壓裂造新縫的方法，其特征是所述的橢圓縫是指扁長橢圓裂縫，既橢圓半長軸大于橢圓半短軸，它是用來描述初次壓裂人工裂縫的，它的裂縫半長既為橢圓半長軸在30-100m，裂縫半寬既為橢圓半短軸在1-3mm。
全文摘要
本發(fā)明是一種實現(xiàn)低滲透油田重復(fù)壓裂造新縫的方法，它以橢圓縫描述初次壓裂人工裂縫，結(jié)合張性破壞準(zhǔn)則和剪切破壞準(zhǔn)則，給出了重復(fù)壓裂造新縫的理論判據(jù)，根據(jù)理論判據(jù)給出了實現(xiàn)重復(fù)壓裂造新縫所應(yīng)滿足的臨界井底延伸壓力及目的層地應(yīng)力場和巖石力學(xué)參數(shù)應(yīng)具備的特征和條件。即實現(xiàn)造新縫所需的臨界井底延伸壓力及目的層地應(yīng)力場和巖石力學(xué)參數(shù)所應(yīng)具備的特征和條件。它不論采取何種壓裂工藝，只要施工條件能夠滿足此理論判據(jù)，即可實現(xiàn)造新縫，同時可以用來判斷現(xiàn)場重復(fù)壓裂過程是否產(chǎn)生了新縫。這種方法可以指導(dǎo)低滲透油田的重復(fù)壓裂改造，更大程度地挖潛剩余油，提高采收率。
文檔編號E21B43/25GK1916359SQ20051009644
公開日2007年2月21日 申請日期2005年11月28日 優(yōu)先權(quán)日2005年11月28日
發(fā)明者宋振云, 李培超, 吳增智 申請人:長慶石油勘探局