深层煤层气四维应力场研究与实践——以大宁–吉县区块为例OA

【背景】深层煤储层微构造和天然裂缝发育,储层岩石力学特性和应力场分布非均质性强。随着煤层气开采,煤层气井控制范围内地层压力、地应力不断演化,进一步加剧了应力分布的复杂程度。新老井之间压裂窜扰严重,大规模压裂和生产诱导的地应力变化是诱发窜扰的重要因素,准确评价储层压后及生产过程中地应力动态演化规律,对新井井位部署、优化压裂设计及压裂防窜扰均具有重要意义。【方法】以鄂尔多斯盆地大宁-吉县区块为例,基于研究区地质特征,构建深部煤层气储层长期开采过程中的四维地应力演化预测模型,通过建立初始三维地质力学模型、压裂应力场模型及生产诱导应力场模型,实现从初始应力场到长期生产应力场的动态精细刻画,利用现场微地震监测、产量监测数据进行验证,佐证模型的准确性。【结果和结论】(1)目标井区压裂后最大、最小主应力差减小,随着生产的进行,两向应力差又逐渐增大;在生产24个月中,井组附近最小水平地应力减小2.10~5.75 MPa,地应力方向变化范围较为明显,平均变化4.12°;应力降幅越大,缝网连通性越好,地层能量供给范围大,生产潜力更高。(2)水平井轨迹方向与最大主应力夹角70°~110°、井间距400 m,储层改造效果最佳,有利于实现EUR(Estimated Ultimate Recovery)最大化。(3)明确了拉链压裂施工方式:应力不均衡区域,相邻井拉链压裂,先压低应力区的井,压后平衡应力,再压高应力区的井,实现缝网充分弥合;应力相近的区域,以3口井为例,先压两侧井,压后中间井两侧应力差变化幅度一致,应力均衡,优化中间井压裂参数,达到缝网弥合目标。(4)提出了基于应力大小的射孔段簇精细划分方法,为深层煤层气井压裂开发提供了技术支撑。