长宁—威远区块页岩气压后返排液精确计量技术研究

我国页岩气储量丰富,为了实现2020年川渝天然气产量达到300×108m3,成为国内战略大气区的宏伟战略目标,为"一带一路"和"长江经济带"建设提供强有力的保障,在长宁—威远区块必须加大页岩气勘探开发力度,加速建设长宁—威远国家级页岩气示范区。目前,该区块的页岩气主要采用丛式井组进行开发,已经形成了"整体化部署、拉链式压裂、边压裂边试采、排采一体化"的作业模式,初步实现了工厂化,但是由于平台井数量多,压后返排液量大、返排周期长、流体成分复杂,绝大多数液体计量还停留在传统的手工计量或者根据排液口喷势估算的方式上,势必造成巨大的计量误差,对整个区块的页岩气勘探、开发、生产带来一定的困扰。文章通过在无线数据采集系统上增加新的精确计量模块及现场有效控制,实现无线数采与涡轮流量计的无缝衔接,用于对每口井的返排液进行在线实时、精确计量,为整个区块的开发、部署及生产制度的确定提供数据支撑。     

黔北正安区块页岩气压裂返排液/采出水地球化学特征

贵州省页岩气资源丰富,近年来,与四川盆地毗邻的黔北正安区块在上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组的页岩气勘探开发上取得了重要进展。由于页岩气分布区地质条件复杂,生态环境脆弱,页岩气开采可能存在严重的环境污染风险,因此,针对黔北地区正安区块AY7-4井页岩气压裂返排液/采出水进行了元素和氢氧同位素分析。结果表明,AY7-4井返排液/采出水K、Na、Ca、Mg、NH₄⁺等组分含量都很高,平均分别为118 mg/L、7 616 mg/L、266 mg/L、47 mg/L、76 mg/L,其中Na、Ca、Mg含量与威远页岩气压裂返排液/采出水的相近,但低于长宁和涪陵;NH₄⁺含量则与长宁的类似,但远高于威远的;Cl平均含量为11 605 mg/L,与威远的相近,但比长宁和涪陵的低;Br平均含量为48 mg/L,稍低于威远的,是长宁和涪陵的一半左右。相应地,AY7-4井Br/Cl值最低,反映其Br含量相对较低。AY7-4井Li、B、Sr平均含量分别为17 mg/L、10 mg/L、45 mg/L,但与威远、长宁、...     

长宁-威远地区页岩气压裂返排液处理技术与应用

针对长宁-威远地区页岩气开发存在的压裂返排液无害化处理难、现场施工配液用水缺乏等问题,分析了该地区页岩气压裂返排液的主要成分,明确了细菌、悬浮物以及高价金属离子的浓度是影响压裂返排液回用的主要因素。通过杀菌剂灭菌、絮凝沉降悬浮物、化学沉淀高价金属离子以及过滤絮体和沉淀等措施,开发出了适合长宁-威远地区页岩气压裂返排液回用的处理方法及处理工艺单元化的撬装处理装置,并在W204井区集气站进行了成功应用。处理后的压裂返排液清澈透明,水质满足行业标准要求,并成功回用于W204H4平台施工,施工性能稳定,实现了节能减排。     

页岩气井返排规律及控制参数优化

压后排液作为压裂和后期生产“衔上接下”的关键一环,页岩气井压裂后返排控制参数的选择及返排制度的制定还一直处于探索阶段,返排控制参数对页岩气井返排率及气井产量的影响尚不明确,返排关井时间、返排油嘴使用和更换基本都凭经验和固定模式。通过某区大量页岩气井返排数据分析,研究了返排速度、压裂+关井期间压裂液与页岩作用对返排率和气井产量的影响,明确了页岩气井压后返排作法,研究结果表明,提高返排率有利于提高页岩气井产能,但返排率不是决定气井产能高低的关键因素;页岩气井压裂施工结束后关井有利于人工裂缝的继续扩展,提高单井产量,但关井时间过长会引起大量的压裂液滞留于地层对储层造成伤害,反而降低气井产能;提出开井初期采用慢返排模式更有利于提高返排率和单井产能,采用对“油嘴进行控制、逐级放大、连续、平稳”的排液制度。页岩气井返排规律及控制参数优化结果为该区块页岩气井压后返排控制参数的优化提供了依据。     

双筒滤砂器在页岩气水平井钻塞返排中的应用探讨

页岩气井主要采用水平井完井和可钻式桥塞分层大型水力加砂压裂等系列工艺技术进行开发。大规模加砂压裂后钻塞洗井以及地面连续返排期间,返排液中往往含有大量的砂粒,需要采用有效的除砂方式,以保证地面流程的安全,防止在作业过程中管线或设备发生堵塞或刺漏,引发安全事故。目前四川盆地页岩气井在钻
塞返排过程中,主要采用双筒滤砂器进行除砂作业,如何保证双筒滤砂器的除砂效率,关键涉及到滤网的选择以及正确的除砂工艺操作流程。文中主要介绍目前页岩气地面测试中双筒滤砂器的正确使用方法、滤网的选择以及流程的优化设计,并针对双筒滤砂器在使用过程中出现的关键问题进行探讨,提出有效的解决方法,从而保证页岩气井在钻塞、洗井、返排与测试各工艺环节当中的安全可靠,为其它盆地的页岩气地面除砂作业提供参考。     

长宁-威远区块页岩气井地面测试流程优化影响因素分析

长宁-威远区块作为国家页岩气开发示范区,其勘探开发工作快速推进,预计到2020年天然气产量将达到100×10~8m~3/d。为了适应示范区高效、低成本的建设需要,各项钻完井技术不断优化完善。示范区页岩气地面测试技术作为钻完井技术组成之一,除了具备常规井地面测试作业功能外,还需满足试采、井口高压除砂、压裂砂堵应急处理和钻磨桥塞地面压力控制流程等多项作业。地面测试流程优化十分必要,但影响地面测试流程优化的因素也较多。文章作者从长宁-威远区页岩气气藏特征、地理环境、工厂化拉链式作业模式、作业功能需求等方面分析对地面测试试流程优化的影响,并提出了下一步地面测试流程优化的建议。     

一种用于页岩气井返排率监测数据的组合插值算法

页岩气井体积压裂过程中,数万方滑溜水被注入储层,压裂结束后压裂液的返排率是表征页岩气井压裂成败及压后产量的重要数据。压裂液伴随着页岩气的长期开采逐渐返排,受压裂液返排时间、开采作业制度和人工成本等多方面的影响,返排率的长期监测费时费力,且通常难以得到连续的监测数据。本文针对时间序列的页岩返排率监测数据的缺失问题,利用基于SPSS和三次样条的组合插补方法,以此对压裂液返排率缺失数据进行有效插补,从而获得高质量的插补值。以四川某页岩气井为例,分析了压裂液返排率的插补值及其准确性,为四川地区页岩气的开发提供指导。     

页岩气压裂返排液再利用技术

"千方砂万方液"的压裂施工模式已成为页岩气增产的主要手段,尤其随着"井工厂"开发模式的进行,其水资源消耗量大,导致水资源短缺地区无法满足现场施工需要,因此对低成本、高效率、环保开发提出了更高的要求。针对页岩气压裂后产生的返排液存在液量大、成分复杂等性质特点,开发了一项返排液再利用技术。该技术在研究各种离子对压裂液影响的基础上,以"保留有用成分,清除有害成分,减少中间环节和成本"为原则,形成经复合混凝—过滤进行减阻水配制,经复合混凝—过滤—吸附进行胶液配制的两套工艺技术,不仅使处理后返排液性能满足技术要求,而且真正实现水资源的循环利用,达到环保开发的目的,具有处理速度快、成本低的优势。该技术在重庆涪陵页岩气示范区进行了现场应用,返排液处理后配制减阻水各项性能指标均满足要求,并取得了良好的应用效果,对于大液量作业尤其"井工厂"模式作业具有良好的推广前景。     

页岩气藏体积压裂后地面连续捕屑除砂排液工艺

页岩气藏体积压裂后地面返排时,井筒中流体含有大量的桥塞碎屑和支撑剂经地面返排测试流程返 出,会造成地面流程设备堵塞和冲蚀,从而给地面作业带来很大的安全风险。因此如何有效减少高压携砂流体对 设备的冲蚀和损坏是地面返排测试的关键。针对该问题进行分析研究,形成了一套具有连续捕屑和除砂功能的工 艺技术,基本满足了页岩气藏完井的地面返排测试要求。     

长宁区块页岩气井排液技术现状及攻关方向探讨

页岩气储层具有脆性高、孔隙度和渗透率极低、天然微裂缝发育等特点,须通过大规模水力压裂作业形成复杂裂缝网络来获得工业气流。排液作为压裂和后期生产"衔上接下"的关键一环,在页岩气开发中被高度重视。目前长宁大多数页岩气井采用经验方法或者借助邻井的返排数据指导控制排液,缺乏理论依据。文章针对长宁区块页岩气井返排关井时间、返排速率、返排率、返排液矿化度等,提出了从五个方面进行排液技术研究:压裂后关井时间对裂缝扩展、气井产量的影响;返排液矿化度和离子成分变化的特征及离子来源;页岩气井返排效果影响因素及压裂液去向问题;压裂液滞留于地层对页岩气储层伤害及返排率对气井产量的影响;返排控制参数对返排率及支撑剂回流的影响。     

四川富顺页岩气藏压裂改造模式及返排工艺分析

四川页岩气藏经过近几年的探索和开发,在借鉴北美页岩气压裂技术经验基础上,已形成我国特色
的页岩气大规模水平井多级改造技术。四川富顺页岩气藏采用以速钻桥塞分级压裂技术为主导的页岩气分段压
裂改造技术,总体改造效果在整个四川页岩地区效果相对较好。文章分析了该区块压裂改造的技术特点、砂堵和
压裂后返排的工作制度,以及返排速率、压裂液破胶时间、意外关井和气液两相流动对返排的影响,为现场作业和
优化返排制度提供一定的经验和参考。     

威远地区页岩气压裂返排液配制钻井液技术研究

为了解决威远地区页岩气压裂返排液无害化处理成本高、处理手段单一、安全环保隐患突出等问题,文章分析了威远地区压裂返排液的碱度、密度、离子含量、物化指标等,明确了影响压裂返排液直接回用配制钻井液的主要因素。通过对比测试优选处理剂,对压裂返排液进行了碱度调节、抑泡处理、杀菌处理、高价金属离子处理。回用处理后的返排液配制钻井液,与未处理返排液配制的钻井液相比,高温高压失水从48 mL降至12 mL,起泡率从13.3%降至0。经过对钻井液体系中处理剂种类和加量进一步优选,优化后的钻井液体系高温高压失水降低至8.8 mL,综合性能与清水配制的钻井液体系一致,满足现场钻进需求,实现压裂返排液在现场直接处理回用,保障页岩气绿色勘探开发。     

基于页岩气井压后返排液氯离子分析的压后效果评价

页岩具有低孔隙度、特低渗透率的特征,只有通过储层改造后才能获得经济开发效益。水平井钻井与多段多簇压裂是页岩气效益开发的关键核心技术,为提高页岩气单井产量,以储层改造体积和裂缝复杂程度最大化为目标函数,但现有裂缝复杂程度表征及气井产能预测方法有限。压裂液的返排动态可表征储层压后的裂缝形态,是影响压后产能的重要因素,通过对返排液测试数据的分析总结表明,压裂返排液氯离子浓度变化分为3个区域:快速上涨区,缓慢上涨区,趋于平稳区。同区块邻井在相同压裂工艺及返排制度下,返排液氯离子浓度变化趋于一致;页岩气井排液期间返排率越低,氯离子浓度变化幅度越小,即快速上涨区与缓慢上涨区持续时间越短,裂缝复杂程度越高,压裂改造效果越好;页岩气井最大瞬时产气量出现在平稳区初期。丰富了页岩气压裂后评估技术体系,为气井产能预测提供了支撑。     

威远区块复合压裂液体系性能评价与应用

页岩气开发技术发展迅速,页岩气压裂返排液重复利用回注,可以有效节约水资源,减少对环境危害,威远区块利用返排液加砂压裂,同时为了提高加砂强度,对压裂液提出了更高要求,通过室内研究,采用抗盐降阻剂+线性胶压裂液体系,满足返排液高矿化度同时提高液体粘度,可以降低连续或者长段塞加砂过程陶粒沉降速度,降低砂堵风险,应用表明:该体系能适应威远区块矿化度13 788 mg/L的返排液,现场加砂强度达到2～3 t/m,该体系已在威远区块推广应用。     

威远区块页岩气排采除砂工艺分析

页岩气藏目前主要采用水平井完井和桥塞分段大型水力加砂压裂的工艺进行开发,压裂砂堵泄压、压裂后排液和钻磨桥塞过程中均存在大量出砂工况,高压流体携带固相颗粒及砂粒,堵塞地面流程或井筒,造成设备管线冲蚀,严重影响排液的连续性和安全性。文章在系统分析页岩气井返排自身特点和存在的主要技术难点的基础上,优化页岩气井地面返排测试流程设计,研发配套了一系列地面返排除砂装备,并开展相关的工艺技术研究,最终形成一套以除砂器为中心的针对页岩气井的地面除砂技术与配套装备,运用该技术圆满的完成了多口页岩气井的地面除砂作业,效果显著。     

四川盆地长宁地区页岩气水平井组“拉链式”压裂实践

经过几年的探索和实践,在四川长宁—威远国家级页岩气示范区内相继完成一批直井和水平井体积压裂改造并获得工业产能,初步形成了自主页岩气储层改造技术,下一步需要探索解决的就是如何通过"工厂化"模式来提高压裂作业效率的问题。为此,介绍了我国第一个页岩气丛式水平井井组长宁A平台的部署情况,针对该平台压裂改造工艺要求和四川盆地山地地形特点,对该平台"工厂化"作业模式进行了优化设计,在国内首次采用"拉链式"压裂作业模式对该平台开展了"工厂化"压裂。通过地面标准化流程、拉链式施工、流水线作业和井下交错布缝、微地震实时监测,实现了每天平均压裂3.16段,最大限度增加储层改造体积,充分体现了"工厂化"压裂对页岩气丛式水平井平台大规模体积压裂改造的提速、提效作用。同时还针对该井组"拉链式"压裂的施工工艺、作业模式、地面配套以及压后初步评价进行了综合研究分析,"拉链式"压裂实践表明:2口井的"拉链式"压裂相对于该地区前期水平井单井压裂作业而言,效率提高78%、增产改造体积增加了50%。     

四川长宁地区页岩气水平井压后返排潜力评估

目前,页岩气压后返排闷井时间与油嘴制度主要依靠经验来确定,缺乏科学和系统的理论依据。为了实现页岩气的效益开发,选取长宁地区五峰组-龙马溪组页岩气藏H36平台9口已开发的水平井进行分析,对3口控压返排井进行压后返排优化模型评估。结果表明：实际与理论的返排结果在闷井时间及油嘴制度方面存在差异,最终可采储量存在5%～10%的潜力提升空间,建议采用返排优化模型来确定合理闷井时间以及油嘴制度,从而提高单井阶段最终可采储量及平台井整体开发效果。     

威远－长宁地区页岩气压裂返排液回用技术研究与应用

中国页岩气开发进展迅速,但页岩气开发对水资源的消耗和对环境的影响不可忽视。将页岩气压裂
返排液进行处理回用将减少对水资源的消耗和对环境的伤害。结合威远－长宁地区返排液成分分析,初步认为影
响返排液回用的主要因素是返排液中的离子种类和含量,通过室内研究提出了采用稀释法、抗盐降阻剂等方法。
现场实践表明：在页岩气开发初期采用稀释法或抗盐降阻剂对返排液加以回收利用是可行的,可根据返排液水质
特点、工艺需求和成本核算形成不同处理方案。     

页岩气井压后返排规律

岩气藏通常都需要进行大规模的水力压裂才具有工业开采价值,但是页岩气井压后返排率普遍较低。针对这一问题,采用数值模拟和实验相结合的方法,研究了天然裂缝间距、裂缝导流能力、压裂规模、压力系数和关井时间等因素对返排的影响,并从机理上分析了页岩气井压后返排困难的原因。结果表明:返排率随天然裂缝间距、裂缝导流能力和压力系数的增加而增加,随压裂规模和关井时间的增加而减少;从微观机理进行分析,水通过毛细管自吸作用进入微裂纹,页岩基质中矿物颗粒间原有的氢键被羟基取代进而发生水化作用,造成新的微裂纹的产生和主裂缝的扩展,形成复杂的裂缝网络,使得大部分水难以返排,返排率低;对于页岩气井压裂,一般裂缝间距和裂缝导流能力较小、压裂规模很大,很大一部分注入水存在于比表面积极大、形态极为复杂的裂缝网络中,以致无法返排。结论认为:页岩气井压后返排率的高低受多种因素的影响,不应该刻意追求返排率;低返排率的页岩气井的产量一般较高。     

长宁地区页岩气井出砂原因分析初探

目前长宁地区主体采用大通径桥塞分段压裂工具,压裂完成后不能实现井筒全通径。该地区页岩气井地层出砂较为普遍,除砂手段单一,只能通过连续油管井下冲砂来解除井筒堵塞,该项作业成本高,井下风险大。通过对页岩储层物性、页岩压裂模式、压裂液体系、返排制度适应性等分析表明：页岩气井地层出砂与储层岩石特征、大排量大液量滑溜水加砂压裂模式、压裂后返排制度有关,统计发现,页岩气井出砂量与该井胶液使用量存在一定的相关关系。提出了采用纤维防砂工艺、延长小直径油嘴排液时间、确保胶液在储层中彻底破胶等方式来防止和控制地层出砂,为后期页岩气井出砂防治、页岩气规模效益开发提供了技术支撑。