基于ANSYS软件的降低破裂压力机理模拟_苏建政VIP免费

第33卷第4期OIL＆GASGEOLOGY2012年8月收稿日期:2012－01－10;修订日期:2012－07－09。第一作者简介:苏建政(1968—)，男，教授级高级工程师，压裂、采油工艺。文章编号:0253－9985(2012)04－0640－06基于ANSYS软件的降低破裂压力机理模拟苏建政，黄志文，龙秋莲，刘长印(中国石化石油勘探开发研究院，北京100083)摘要:针对深井压裂施工时各种降低破裂压裂方法的技术特点，基于ANSYS有限元软件，建立了裸眼完井和套管射孔完井两种应力计算模型，对压裂施工中井筒附近岩石应力变化进行了模拟计算，分析了不同深度的储层、不同岩石物性的储层及深穿透射孔和酸化预处理对储层的破裂压力的影响。结果表明，储层岩石力学性质中杨氏模量对破裂压力的影响较大，表现为随杨氏模量的增加，岩石破裂压力增加，而岩石的泊松比变化对破裂压力影响较小;酸化预处理可以降低岩石的杨氏模量;射孔深度不同，对降低破裂压力的作用随孔深的增加而减弱。在应用中应该根据情况选择优化孔眼长度。关键词:ANSYS软件;应力;水力压裂;破裂压力;压裂开采中图分类号:TE357文献标识码:AANSYS-basedsimulationoffracturingpressurereducingmechanismSuJianzheng，HuangZhiwen，LongQiulianandLiuChangyin(SINOPECExploration＆ProductionResearchInstitute，Beijing100083，China)Abstract:Accordingtocharacteristicsofvariousfracturingpressurereducingtechniquesforfracturingoperationindeepwells，thispaperestablishedstresscalculationmodelsforopenholecompletionandcasing-perforatedcompletionusingtheANSYSsoftware，andcalculatedtherockstressnearthewellboreduringfracturing．Wealsoanalyzedtheeffectsofvariousfactorsonfracturingpressure，suchasreservoirburialdepth，reservoirrockphysi-calproperty，deeppenetrationperforationandacidificationpretreatment．TheresultsshowthattheYang’smodu-lusofreservoirrockhasgreatinfluenceonthefracturingpressure．FracturingpressureofrocksincreaseswiththeincreasingYang’smodulus．Incontrast，Poisson’sratiohaslessinfluenceonthefracturingpressure．Acidifica-tionpretreatmentmayreducetheYang’smodulus．Theeffectofperforatingdepthonreducingfracturingpres-suredecreasesastheperforatingdepthincreases．Infieldoperation，theperforatingdepthneedstobeoptimizedbasedonthewellcondition．Keywords:ANSYS，stress，hydraulicfracture，fracturingpressure，fracturingproduction随着油气勘探技术的进步，发现的超深特低渗储层越来越多［1］。压裂是低渗透储层最具进攻性的增产措施［2－3］，然而超深井压裂改造的成功率和有效率低，压裂改造技术已成为制约超深致密储层能否有效开采的瓶颈技术［4－6］。无论是酸化压裂还是水力加砂压裂，能否压开地层是压裂施工的关键，井越深，地层破裂压力越高，施工难度越大。目前，在现有地面施工设备能力下，降低破裂压力的方法主要有酸化预处理技术、优化射孔参数、高能气体燃爆压裂等压前处理措施来降低地层本身的破裂压力［7－9］。破裂压力与多种因素有关系［10］，但最主要的是地应力的大小及分布、杨氏模量和泊松比、有无射孔及射孔参数等因素。而深井储层改造难度大的根本原因就是由于储层深而导致的地应力高、岩石的杨氏模量和泊松比偏高，射孔施工难度大，降低了有效射孔深度，这些因素必然导致地层破裂压力高，压开地层的难度加大。第4期苏建政等．基于ANSYS软件的降低破裂压力机理模拟641深井的储层改造施工过程是一个冲击动力学问题［11］，由于岩石的动态本构关系、泵入压裂液流体与岩石的耦合作用等诸多复杂关系的迭加，使得地层破岩机理十分复杂，目前地面无法实现物理模拟。随着计算机技术的发展，运用数值计算方法，基于较少假设来模拟实际物理过程是探索复杂事物运动变化规律的一个重要途径。本文利用有限元法，基于ANSYS11.0软件对深井储层改造破裂过程中井筒附近岩石内部应力的分布规律，地层应力分布、岩石物性、射孔参数等对破裂压力的影响进行数值模拟，以进一步...