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基于叠前弹性参数反演的三维应力场及全缝长整体压裂技术研究

张玉广  
【摘要】:低渗透难动用储量只有经过整体压裂改造才能得到有效开发,而整体压裂技术的核心问题是搞清人工裂缝空间展布与井网和砂体的合理匹配关系,从而建立起有效驱动体系,以实现低渗透油藏有效开发的目的。 在整体压裂方面,目前国内外研究仅局限于井点就地应力及储层横向均质条件下的人工裂缝数值模拟,如何建立地下深处复杂围压、变温、变压等条件下的多孔、多相、非均质储层三维空间岩石力学参数场和地应力场,实现全油藏、全三维、全缝长压裂数值模拟,获得井筒以外裂缝空间展布的定量参数,地质-工程一体化多学科组合创新是关键点。 针对低渗透油田勘探开发现状,紧密围绕面向石油工程的岩石力学和地应力问题,以石油地质学、地质力学、岩石物理学、地球物理学、岩石(体)力学、计算机信息处理和数值模拟、油气储层改造及油藏工程等多学科理论和方法为指导,形成了基于地震叠前弹性参数反演的三维应力场及全缝长压裂模拟技术。岩石物理是储层参数和地震特性之间的桥梁,通过岩石物理性质的研究为三维地震叠前弹性参数反演奠定了基础,依据各种经典应力计算公式,通过创立三维网格化应力耦合叠加原理,建立了三维应力场模型计算的新方法,利用射线追踪法判识井筒以外最大应力节点并依次连接起来,确定三维空间最大主应力方向,从而获得非均质各向异性储层三维空间任一个质点应力的大小及方向的初始应力场模型,从而建立了油藏三维空间上任意一点岩石力学模型和非均质应力场模型。 根据岩石破裂机理,建立岩石力学及应力场三维非均质变化的岩石破裂模型。将储层地质模型与三维岩石力学参数模型及应力场模型相结合,开展人工裂缝全缝长三维数值模拟,定量计算并模拟出井点以外裂缝的实际产状,实现人工裂缝全缝长压裂数值模拟及三维空间展布的定量表征。 通过地质建模、地应力场和人工裂缝全缝长展布的叠合,进行非达西不规则井网整体压裂优化模拟。包括:1)以最大水平主应力方向确定井排方向;2)裂缝各向异性程度确定井网形式;3)裂缝延伸规模确定井距大小。通过开展裂缝三维空间展布与井网和砂体的合理匹配研究,实现水平井、直井与三维空间展布裂缝的最优匹配;4)提出低渗透非均质油藏矢量化立体式井网开发新模式,最大限度地扩大有效波及体积。通过实施整体压裂、个性化设计,建立了注水开发有效驱动体系,实现了低渗透非达西储层的有效开发。


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