低渗透油气藏爆炸压裂模拟试验及裂缝分形特征.pdf

6 3 6 2 0 1 3 年 1 0月 石油勘探与开发 PETR0LEUM EXPL0RAT1 0N AND DEVELOPM ENT VO1 ．40 NO． 5 文章编号 1 0 0 0 ． 0 7 4 7 2 0 1 3 0 5 0 6 3 6 ． 0 5 DO I 1 0 ． 1 1 6 9 8 ／ P E D． 2 0 1 3 ． 0 5 ． 2 1 低渗透 藏爆炸压裂模拟试验及裂缝分形特征 徐鹏 ，程远方 2 ，刘新云 ，张晓春 2 一 ，石李保 1 ．中国石油勘探开发研究院工程技术研究所；2 ．中国石油大学 华东石油工程学院；3 ．中国石油大港油田石油工程研究院 基金项目国家高技术研究发展计划 8 6 3计划 项目 “ 低渗透低丰度油气田井内动载压裂开采新技术” 2 0 0 7 A A0 6 Z 2 0 8 摘要基于爆炸压裂模拟实验 ，分析各试样爆炸压裂后裂缝的发育情况，并结合分形几何理论，研究各试样的裂缝 分形特征，分析 了炸药量、围压对裂缝分形维数的影响规律。设计了各试样在爆炸压裂模拟实验 中的炸药量和围压， 采用盒维数计算方法求取实验后各试样的裂缝分形维数，结果表 明相 同围压下，随着炸药量的增加，试样表面裂 缝数量、长度、宽度增加；相同炸药量条件下，随着 围压的增大，试样表面裂缝长度、数量减少；同一围压下，裂 缝分形维数随炸药量的增加而增大，围压较小 时裂缝分形维数与炸药量间近似呈线性关系，围压较大时裂缝分形维 数与炸药量间呈非线性关系；同一炸药量下，裂缝分形维数随围压的增大而减小。建议采用轴向耦合、径向不耦合 布药方式，现场施工时应使炸药量和地下围压相匹配。图 7表 2参 1 3 关键词低渗透油气藏；爆炸压裂；分形维数；炸药量；围压 中图分类号T E 3 5 7 ． 3 文献标识码 A Ex pl o s i v e f r a c t u r i n g s i m u l a t i o n e x pe r i m e n t f o r l o w p e r m e a b i l i t y r e s e r v o i r s a n d f r a c t a l c ha r a c t e r i s t i c s o f c r a c ks pr o d uc e d b y e x p l o s i v e f r a c t u r i n g Xu Pe n g ， Ch e n g Yu a nf a n g ， Li u Xi n y un ， Zh a n g Xi a o c h un ， S hi Li b a o 1 ． P e t r o C h i n a R e s e a r c h I n s t i t u t e ofP e t r o l e u m E x p l o r a t i o n＆De v e l o p me n t ， B e ij i n g 1 0 0 0 8 3 ， C h i n a ； 2 ． C o l l e g e ofP e t r o l e u m E n g i n e e r i n g ， C h i n a U n i v e r s i t y of P e t r o l e u m， Q i n g d a o 2 6 6 5 5 5 ， C h i n a ； 3 ． P e t r o l e u m E n g i n e e r i n g R e s e a r c h I n s t i t u t e o fDa g a n g O i lfie l d C o m p a n y ， T i a n j i n 3 0 0 2 8 0 ， C h i n a Abs t r a c t Ba s e d o n t he e x pl o s i v e fra c t u r i n g s i mul a t i o n e x p e rime nt f o r l o w p e r me a b i l i t y r e s e r v o i r ,g r owt hs o f t h e c r a c ks p r o d uc e d by t he e x p l o s i ve fra c turin g i n t he s a mp l e s we r e a na l y z e d ．An d a s s oc i a t e d wi t h f r a c t a l g e o me t r y t h e o ry,t he c r a c k s f r a c t a l c ha r a c t e r i s t i c s we r e s t u d i e d a n d t h e i n fl u e n c e s o f e x p l o s i v e q u a n t i ty a n d c o n fi n i n g p r e s s u r e o n t h e c r a c k s f r a c t a l d i me n s i o n we r e a n a l y z e d ． Di f f e r e n t e x p l o s i ve q u a n t i t i e s a n d c o nfin i n g p r e s s u r e s un d e r wh i c h t h e s i mul a t i o n e x p e rime nt wa s c a r r i e d o u t we r e d e s i g ne d． Af t e r t h e e x pe r i me n t ， t he ffa c t a l d i me n s i o n o f t he c r a c k s p r o d u c e d b y e x pl o s i v e fra c tur i n g i n d i ffe r e n t s a mp l e s wa s g ot b y t he b o x d i me ns i on c a l c u l a t i o n me t h o d． The r e s u l t s s h o w t ha t Wi t h t h e i n c r e a s e o f e x pl o s i v e q ua n t i t y ,t he a mo u nt ，l e n g t h a n d wi d t h o f t he c r a c k s o n t h e s urf a c e o f t he s a mp l e p r o du c e d b y e x pl os i v e fra c t u r i n g s i mu l a t i o n e x pe r i me n t u nd e r t he s a me c o n fin i ng pr e s s u r e i nc r e a s e ．Th e a mo u nt a nd l e n g t h o f t h e c r a c k s p r o d u c e d b y e x p l o s i v e f r a c tur i n g u n d e r t h e s a me e x p l o s i v e q u a n t i ty d e c r e a s e wi t h t h e i n c r e a s e o f c o n fi n i n g p r e s s u r e ． Un d e r t h e s a me c o n fini n g p r e s s ur e ，t h e c r a c k s f r a c t a l d i me ns i on inc r e a s e s wi t h t he i nc r e a s e o f e x pl o s i v e q ua nt i t y ， a n d t h e r e l a t i o n s hi p be t we e n t h e m i s a p pr o x i ma t e l y l i n e a r wh e n t he c o n fini n g p r e s s u r e i s r e l a t i v e l y l o w a n d a p p r o xi ma t e l y n o n l i n e a r whe n t he c o nfi ni n g p r e s s ur e i s r e l a t i v e l y h i g h． Und e r t he s a me e x pl o s i v e qu a n t i t y , t h e c r a c ks f r a c t a l d i me n s i o n d e c r e a s e s wi t h t h e i n c r e a s e of c o n fini n g p r e s s u r e ． I t i s s u g g e s t e d t h a t s i t e o p e r a t i o n s h o u l d ma t c h t h e e x p l o s i v e q u a n t i ty wi t h t h e c o n fi n i n g p r e s s u r e ， a n d t h e c h a r g e p a t t e rn o f a x i a l c o u p l i n g a n d r a di a l u nc o up l i ng s ho u l d b e a p pl i e d ． Ke y wor ds l o w p e rm e a b i l i t y r e s e r vo i r ； e x pl o s i v e fra c turing ；f r a c t a l d i me n s i o n ；e x pl os i v e q ua n t i t y； c o n fini n g p r e s s u r e 0引言 近 1 0 年来，中国低渗透油气藏探明储量已达到总 探明油气储量的一半_ l ] ，成为保证中国陆上石油工业 稳定发展的重要资源。低渗透油气藏渗透性差 、产能 低 、开采难度大 ，通常需要进行油气藏改造才能维持 正常生产 。爆炸压裂是改造低渗透油气藏的潜在技术 手段 ，通过固态 、液态或气态炸药在井筒 内的爆炸使 井筒周围地层产生新裂缝 ，进而达到改善低渗透储集 层物性 、提高油气采收率的目的_ 6 ] 。由于爆炸压裂技 术的特殊性和实验设备的不足 ，目前对该技术的研究 还不 够深 人 ，特别 是在爆 炸压 裂 裂缝定 量评 价方 法 的 研究方面。裂缝定量评价可用于指导爆炸压裂施工参 数设 计 ，评价 爆 炸压裂 后储集 层 改造效 果 、产 能提 高 幅度，是爆炸压裂技术研究中的重要一环。因此 ，需 要对爆炸压裂裂缝定量评价方法进行深入研究 ，以弥 气 由 、～，