碳酸盐岩储层压裂裂缝启裂机理及扩展规律研究与应用

裂缝起裂机理研究

碳酸盐岩储层的裂缝起裂机理研究主要集中在裸眼完井和套管完井两种情况下。通过对基质孔隙型地层和非均质地层的研究，分析了不同厚度碳酸盐岩地层的裸眼起裂情况，并提出了相应的建议。此外，还对多裂缝的主要特征和减少多裂缝产生的主要措施进行了研究，开展了压前地层裂缝处理工艺技术研究。

起裂条件分析

• 基质孔隙型地层

  ：通过实验和分析，确定了影响裂缝起裂的关键因素，如应力状态、岩石性质和流体特性。  

• 非均质地层

  ：针对非均质性，提出了针对性的裂缝起裂模型，以优化压裂效果。  

裂缝处理方法

• 压前地层裂缝处理工艺

  ：通过技术研究，提高了裂缝处理的效率和效果，为后续压裂作业奠定了基础。  

裂缝扩展机理研究

裂缝扩展机理的研究涉及全三维压裂模型的构建和复杂介质条件下裂缝扩展数学模型的建立。这些模型基于碳酸盐岩岩心实验和压裂井的分析成果，结合数值计算方法和损伤力学方法。

全三维压裂模型

• 模型构建

  ：为了更准确地模拟裂缝扩展过程，建立了全三维压裂模型。  

• 应用范围

  ：该模型不仅适用于孔隙型地层，也适用于裂缝型或裂缝溶洞型储层。  

复杂介质条件下的裂缝扩展数学模型

• 建立方法

  ：利用实验数据和数值计算，建立了考虑损伤力学的裂缝扩展数学模型。  

• 验证与应用

  ：通过实际压裂井的数据验证了模型的准确性，并在多个碳酸盐岩储层中成功应用。  

导流能力实验研究

导流能力实验研究旨在评估不同支撑剂及其组合在碳酸盐岩储层中的效果。通过实验测试，优选出了适合塔河油田水力压裂的支撑剂类型。

支撑剂导流能力测试

• 单一支撑剂测试

  ：对油田常用的支撑剂进行了导流能力实验测试。  

• 不同粒径组合测试

  ：还进行了不同粒径支撑剂组合的导流能力实验测试。  

支撑剂优选

• 实验结果分析

  ：根据实验数据分析了各种支撑剂的导流能力和对储层的影响。  

• 最优支撑剂选择

  ：基于实验结果，优选出了最适合塔河油田碳酸盐岩储层的支撑剂类型。  

压裂液对裂缝的伤害特征研究

压裂液对碳酸盐岩储层裂缝的伤害特征研究旨在评估不同压裂液对裂缝导流能力的影响。研究发现，压裂液及其冻胶、破胶残液对裂缝的伤害具有明显的阶段性特征。

伤害特征分析

• 滤失特性

  ：压裂液及其冻胶、破胶残液在裂缝中的滤失分为两个阶段，与裂缝渗透率和液体黏度有关。  

• 初始阶段滤失

  ：冻胶体系在初始阶段的滤失量极低，后期阶段滤失量急剧增大。  

破胶时间的影响

• 导流能力影响

  ：开后的破胶时间对裂缝的导流能力影响很大，破胶时间越短，对裂缝的倒流能力影响越小。  

结论与应用

通过对碳酸盐岩储层压裂裂缝启裂机理及扩展规律的研究，不仅可以更好地理解和预测裂缝的行为，还可以为实际的压裂设计和施工提供理论支持和技术指导。这些研究成果已在多个碳酸盐岩储层中成功应用，显著提高了油井的产量和延长了油井的生产周期。

实际应用效果

• 增产效果

  ：在多个碳酸盐岩储层中实施压裂改造后，获得了显著的增产效果。  

• 技术优化

  ：根据研究成果不断优化压裂工艺，提高了压裂效果和经济效益。  

综上所述，碳酸盐岩储层压裂裂缝启裂机理及扩展规律的研究对于提高碳酸盐岩油藏的开发效率和产量具有重要意义，值得进一步深入研究和广泛应用。