Hydraulic fracturing propagation mechanism during shale gas reservoir stimulation through horizontal well

2016 Tehnički Vjesnik  
Original scientific paper The fracture pattern of rock mass in shale gas reservoirs is one of the main factors affecting the efficiency of hydraulic fracturing. In this paper, physical experiments and numerical modelling were conducted to systematically investigate the effect of the in-situ stress and perforation angle on the hydraulic fracture initiation pressure and location, fracture propagation, and fracture pattern in a horizontal well drilled by Sinopec Corp. in Luojia area of Shengli
more » ... area of Shengli Oilfield. A total of six different in-situ stress combinations and eight different perforation angles were considered for the stratified rock mass during the hydraulic fracturing. A summary of the fracture initiations and propagation, and the final fracture patterns induced by the hydraulic fracturing in the stratified rock masses reveals that, for the stratified rock masses with the same perforation angle, the larger the in-situ stress ratio (i.e. lower maximum horizontal principal stress when the vertical stress remains constant) is, the lower hydraulic pressure is required for hydraulic fracturing initiation and propagation. Moreover, it is found that, for the stratified rock mass under the same stress ratio, the hydraulic fracturing pressure in the case with a perforation angle of 30° is higher than that in all other cases. Furthermore, it is noted that the effect of the stratification on the hydraulic fracturing becomes weaker with the in-situ stress ratio increasing. It is finally concluded that the results from this study can provide important theoretical guidance for improving the hydraulic fracturing design in order to ensure the effective shale gas reservoir stimulations. Mehanizam za propagaciju hidrauličkog frakturiranja tijekom stimuliranja naslaga naftnih škriljaca kroz horizontalnu bušotinu Izvorni znanstveni članak Način razlamanja stijenske mase u naslagama naftnih škriljaca jedan je od glavnih čimbenika koji djeluju na učinkovitost hidrauličkog frakturiranja (frakiranja). U ovom su radu provedena fizikalna ispitivanja i numeričko modeliranje u svrhu sustavnog ispitivanja učinka in-situ (podzemnog) naprezanja i kuta bušenja na stvaranje tlaka zbog hidrauličkog frakturiranja, širenje razlamanja i način razlamanja u horizontalnoj bušotini naftnog nalazišta Shengli u Luojia pokrajini, u izvođenju Sinopec Corp. Ukupno je razmatrano šest različitih in-situ kombinacija naprezanja i osam različitih kutova bušenja slojevite stijenske mase tijekom hidrauličkog frakturiranja. Sažetak nastanka i širenja pukotine te završni oblici pukotina nastalih hidrauličkim frakturiranjem u slojevitim stijenskim masama otkrivaju da kod stratificiranih stijena s istim kutom bušenja, što je veći in-situ omjer naprezanja (t.j. niže maksimalno horizontalno osnovno naprezanje pri konstantnim vertikalnim naprezanjem), potreban je niži hidraulički tlak za poticanje i širenje hidrauličkog frakturiranja. Štoviše, ustanovljeno je da je kod stratificirane stijenske mase pri istom omjeru naprezanja, tlak hidrauličkog frakturiranja, u slučaju kad je kut bušenja 30°, veći nego u svim drugim slučajevima. Nadalje, zapaženo je da učinak stratifikacije na hidrauličko frakturiranje postaje slabiji s porastom in-situ omjera naprezanja. Konačno je zaključeno da rezultati ove analize mogu biti važan teorijski pokazatelj u poboljšanju oblikovanja hidrauličkog frakturiranja kako bi se osiguralo učinkovito stimuliranje naslaga naftnih škriljaca. Ključne riječi: hidrauličko frakturiranje; horizontalna bušotina; in-situ naprezanje; kut bušenja; način razlamanja
doi:10.17559/tv-20151216024823 fatcat:yhrnjbbzjfhqxf3pu4s7znsgxy