重复压裂前诱导应力影响新裂缝转向规律

随着重复压裂技术现场应用的日趋成熟,如何产生不同于原裂缝走向的转向新裂缝成为目前重复压裂技术研究的热点问题。由于新裂缝的扩展方向主要由井周应力分布情况控制,重复压裂前初次裂缝、油井生产以及注水影响等因素产生的诱导应力是影响新裂缝形态的主要因素。应用多物理场耦合软件COMSOL建立了重复压裂井有限元模型,分析了重复压裂裂缝转向的机理和影响因素;建立了注水开发区块模型,研究了注水开发中注入水诱导应力的分布规律,以及注水量、注采井网分布等因素对新裂缝转向的影响。研究结果表明:裂缝转向受储层应力状态、油井生产情况和初次裂缝长等因素影响明显;注水井周边会产生应力集中,且在一定的井距下会影响新裂缝转向规律。此研究可以应用于预测重复压裂效果,优化重复压裂的选井选层,并指导现场重复压裂方案设计。     

多级暂堵转向重复压裂技术探索及在河南油田的应用

重复压裂改造是维持老井产能的一种重要手段,但随着重复压裂次数增多,增油效果和有效期大幅度下降。暂堵转向重复压裂可以在老缝中实现新的裂缝,沟通更大的泄油面积,从而提高油井产量。结合河南油田重复压裂改造实际需要,根据裂缝转向机理物模实验,认识了转向裂缝的造缝延伸机理。实验结果表明,重复压裂裂缝以沿老缝延伸为主,实现老缝强制转向的地应力差界限为8 MPa。现场试验效果表明,评选出的高强度、低伤害裂缝转向剂,成功实现了裂缝的多级转向,应用效果较好。     

低渗透储层水淹油井堵水压裂技术研究与试验

为了提高水淹油井的单井产量,根据油井不同见水类型,研究形成了不同水淹类型油井堵水压裂技术。针对孔隙性见水油井,研究形成了选择性堵水压裂技术,选择性堵水剂的堵水率是其堵油率的3.3倍,具有较高的选择性封堵能力。针对裂缝性见水油井,研究形成了封堵老缝定向射孔压新缝技术:其裂缝固化剂固化后体积变化小于5%,突破压力高达9.8 MPa;定向射孔根据老井剩余油分布情况,选择射孔方位,以控制压裂裂缝延伸方向。现场2口井试验表明,堵水压裂后平均日增油分别为0.81和0.76 t,具有较好的增产效果,为长庆低渗透储层水淹油井提高单井产量提供了有效的技术手段。      

低渗透老油田新型多缝重复压裂技术研究与应用

鄂尔多斯盆地长X储层受储层物性、压裂裂缝等因素影响,注水开发驱替效果较差,大量剩余油分布于人工裂缝两侧难以动用.为了充分动用裂缝侧向剩余油,提高油井单井产量和采收率,按照"控制缝长+多缝+提高剩余油动用程度"的技术思路,通过数值模拟计算,提出并试验形成了以"增加裂缝带宽、产生转向新裂缝"为增产机理,以"缝内暂堵、增大排量、适度规模和低黏液体"为模式的老井新型多缝重复压裂技术.现场试验表明,与常规压裂相比,该压裂技术裂缝带宽增大21 m,改造体积增大148%,平均单井增油量为常规压裂的1.9倍,取得明显的增产效果,为长庆油田低渗透储层老井重复改造提供了新的技术手段.      

转向压裂技术在准东油田的应用

在老井常规重复压裂过程中,常常只是重新压开原缝,而原有人工裂缝附近产层的生产潜能越来越小,措施增油效果逐年下降。因此,使裂缝转向,压开新缝,是老井增产的有效方法。分析了重复压裂的造缝机理、造新缝条件、暂堵剂选择、暂堵剂用量的设计,并把研究应用到准东低渗透油藏上,取得良好的增产效果。     

低渗透油田高含水油井堵水压裂试验与优化

安塞油田属于典型低渗透油藏,油井大多采用压裂方式投产,随着注水开发时间的延长,使得人工裂缝和天然裂缝沟通能力进一步增强,导致油井含水率逐渐上升,甚至水淹。为此,安塞油田开展了高含水油井堵水压裂工艺试验与优化,通过屏蔽原有水流通道后再进行压裂改造,达到控水增油目的,充分挖掘高含水油井剩余油,提高油井采收率,为同类油藏高含水井治理提供了一定的借鉴与指导。     

利用人工暂堵转向提高重复压裂效果

针对新疆油田老井常规重复压裂增油效果逐年下降不能满足油田发展需要的问题,在裂缝的造缝及重定向机理研究基础上,开展了人工裂缝暂堵剂以及转向压裂工艺的选井选层等方面的研究。通过选用高强度暂堵剂,使重复压裂产生不同方向的人工裂缝,打开新的油气流通道,动用剩余油富集区,提高油田采出程度。这种通过采用暂堵剂堵塞原裂缝,使重复压裂缝相对于原有裂缝方位发生偏离、转向,改造动用程度低甚至未动用的储层,不仅可提高重复压裂增油效果,还能在一定程度上改变水驱方向、提高注入水利用率。因此,重复压裂压开新裂缝及新裂缝重新定向对中高含水期的低渗透油田开发具有重要意义。     

超低渗透油藏水平井重复压裂新老缝合理配比研究

超低渗透油藏初次压裂投产后，由于地层能量亏空严重、裂缝失效等原因，油井产量递减迅速，无法满足生产需求，需要进行重复压裂，重复压裂设计的关键是确定合理的布缝位置和重复压裂的新缝数量。基于长庆油田元284井区储层地质特征，结合初次压裂生产情况，建立了水平井重复压裂裂缝延伸数值模拟模型；对比了不同新老缝配比条件下重复压裂储层改造体积与最终开采效果，明确了重复压裂前注水补能提高重复压裂改造效果的机理；通过分析经济收益，获得了合理的新老缝配比关系。模拟结果表明：重复压裂新缝为2条、缝间距为20 m时，更有利于形成复杂缝网，提高采收率；随着2条老缝间重复压裂新缝数量增加，更有利于裂缝间相互沟通形成复杂缝网，提高储层改造效果；老缝间重复压裂的新缝数量较多时，由于裂缝之间的相互干扰，会导致开发生产前期产量增幅递减，但随着不断生产，由于储层改造更为充分，对后期稳产较为有利。研究结果为超低渗透油藏水平井重复压裂方案设计提供了理论依据。     

低渗透油藏中高含水油井提高单井产量技术研究与应用

长庆油田储层属于典型的低渗透,需要注水进行开发,随着开发时间的延长,部分区块进入开发中后期,油井含水不断上升,给油井增产改造带来了很大困难。本文通过对长庆低渗透储层特征、开发现状、见水原因分析的基础上,通过室内研究,形成了注水井深部调剖、油井堵水、堵水压裂、裂缝深部暂堵酸化等中高含水油井提高单井产量技术。目前在现场应用61口井,取得了较好的措施效果,为长庆油田低渗透储层中高含水油井提高单井量进行了有力探索。     

大庆外围油田裂缝转向重复压裂技术

外围三低油田经过多年开发,单井及油田产量逐年递减,初次压裂失效后单井及油田产能的恢复必须通过重复压裂才能得以保证.随着同井同层重复压裂次数增多,常规复压技术增油效果和有效期大幅度下降,油井储量动用程度差.这是由于常规同井同层重复压裂只能张开老裂缝,可以部分恢复老缝导流能力,但受老缝壁面的压实作用和井网条件限制,即使规模增大,增产效果也不理想.为此,针对外围油田压裂形成垂直裂缝的特点,研究应用了裂缝转向重复压裂新工艺,形成了以重复压裂裂缝转向机理、储层地应力场变化规律、转向裂缝参数设计优化、转向裂缝监测识别及裂缝转向重复压裂施工工艺为核心的配套工艺技术.通过实施可实现压开一条与原缝方向不同的水力裂缝,增加了新的泄油面积,提高了外围重复压裂井效果.     

水平井体积改造多裂缝扩展形态算法——不同布缝模式的研究

为了探索不同布缝模式的水平井体积改造多裂缝扩展形态,基于位移不连续边界元法,建立了三维非平面裂缝应力干扰计算模型,并根据亚临界裂缝扩展模型和最大周向应力准则,提出了多裂缝扩展形态算法。根据该算法,编程求解了不同布缝模式的裂缝扩展形态,研究发现:(1)多簇压裂模式外侧裂缝为主扩展裂缝,内侧裂缝扩展变短且发生非平面扩展,有利于产生复杂裂缝,单簇压裂有利于单簇缝长的有效延伸;(2)应力干扰只作用于发生交叠的裂缝,并不作用于对称分布的未交叠裂缝;(3)在交错布缝模式下,后续压裂缝与邻近裂缝发生交叠时会向邻近裂缝靠近,偏转角度为5°~6°;交错布缝同步压裂时,井间裂缝以9°~10°的偏转角相互靠近,不利于远井的储层改造,而交错布缝拉链式压裂可提高裂缝延伸长度,增大远井改造体积;(4)多井间隔布缝模式增大了施工缝间距,可减小裂缝偏转幅度,而采用先压裂一段中间井,后在邻井围绕该段压裂的布缝顺序,能够增大裂缝复杂度,提高改造体积。     

新井定向射孔转向压裂裂缝起裂与延伸机理研究

为了提高特低渗油藏新井的压裂效果,提出了采用定向射孔技术进行转向压裂从而形成双S型水力裂缝的新方法。基于有限元三维应力分析,研究了定向射孔下水力裂缝的起裂机理。考虑任意裂缝形态、地应力和缝内液体压力分布的影响,建立了任意形状裂缝应力强度因子的确定模型;同时考虑Ⅰ型和Ⅱ型断裂,建立了复合裂缝延伸准则。提出了定向射孔水力压裂裂缝的延伸轨迹计算模型和步骤,编制了裂缝延伸的模拟软件。采用地面微震进行了3口井的现场验证,地面微震检测结果与计算结果吻合。利用定向射孔压裂技术在单个层内可以形成双S型水力裂缝,可作为提高特低渗透油田产量的一种方式。     

水平缝四点井网整体压裂裂缝参数优化设计

大庆长垣内部油田经三次加密调整后,部分区块采用四点法面积井网布井,由于井距小、地下油水关系复杂,为了实施水力压裂增产改造,必须选择合适的裂缝参数,以避免油井过早被水淹.为此,针对四点井网以及水力压裂后形成水平裂缝的特点,结合萨南油田表外储层的地质特征,建立了水平缝整体压裂改造后油水井生产动态预测模型,以整体压裂改造后的增产量、采出程度和经济效益为目标,进行了裂缝参数(裂缝半径、导流能力)优化研究.该研究成果在萨南油田实际应用取得了较好的增产效果和经济效益,为这类油田整体压裂改造裂缝参数优化设计提供了理论依据.     

提高重复压裂井压裂效率技术研究及应用

水力压裂技术是低渗透油气藏改造的主要措施,但经过水力压裂后的油气井,生产过程中由于压裂裂缝的闭合、油井产出过程中产出物对裂缝的堵塞、以及压裂后其他作业对近井地带的污染等原因,造成产量下降,甚至低于压裂前的水平。为了最大限度地改造剩余油富集区,最有效的措施是开展重复转向压裂,使新裂缝与原裂缝发生一定角度的偏转,以提高油藏采出程度。阐述了转向压裂技术原理,通过优化压裂液体系,优选支撑剂类型,并开展了34口井现场试验,取得了很好的压裂效果。得出转向压裂是江苏油田低渗透油藏高含水期一种新的重复压裂技术。     

水力压裂油井产能计算模型

利用油藏渗流理论,基于裂缝为有限导流能力,建立了水力压裂油井产能计算模型及其求解方法,并编制软件计算分析了低渗透油藏水力裂缝参数对油井产能的影响。结果表明,当裂缝半缝长一定时,裂缝的导流能力对油井IPR曲线的影响较小;而当裂缝的导流能力一定时,裂缝半缝长对油井IPR曲线的影响明显,提高裂缝半缝长能显著增加油井的产量;对于一定的裂缝半缝长,存在最佳的裂缝导流能力。     

页岩油水平井体积压裂及微地震监测技术实践

为探索和解决准噶尔盆地吉木萨尔区块页岩油藏水平井体积压裂和平台式拉链压裂过程中人工裂缝网络的成像问题,储层改造方案采用高密度密集切割体积压裂充分改造储层,大排量施工满足多簇、多缝充分开启,滑溜水和胍胶逆混合压裂工艺实现高效造缝携砂,结合多种粒径支撑剂有效充填微细裂缝及主体人工裂缝。通过微地震井中监测技术识别页岩油水平井人工裂缝网络。结果表明：断层和天然裂缝带对微地震事件属性特征有影响,同时事件属性特征也能表征断层和天然裂缝的发育程度。在大规模体积压裂改造下,研究区内4口井的人工裂缝横向相互连通,形成了复杂的裂缝网络。压后投产初期的日产油量得到了较大提升,为该区页岩油的长期高效开发提供了技术依据。     

填砂分段压裂技术在页岩油套变水平井的应用

针对井筒满足承压要求,但由于套管变形不能下入常规压裂工具进行分段压裂的页岩油水平井,通过极限填砂形成缝内砂塞,实现对已压裂层段的有效封隔,采用水平井填砂分段压裂技术进行分段压裂。为了不增加新的设备,研究形成了“尾追填砂”和“吹填缝口”2种填砂模式。长庆油田在华H40平台进行了页岩油套变水平井填砂分段压裂试验,累计填砂压裂8段,各段破裂压力均不一样,封堵效果可靠,施工成功率100%。现场试验结果表明,以“尾追填砂”填砂模式为主、“吹填缝口”填砂模式为辅,可以形成缝内砂塞,有效分隔已压裂层段,实现套变页岩油水平井的分段压裂,解决常规压裂工具无法下入的问题。      

吉木萨尔页岩油下甜点二类区水平井压裂技术

为了解决准噶尔盆地吉木萨尔页岩油因其流度低和储层层理发育缝高受限导致水平井提产困难的问题,提高下甜点二类储层的有效动用程度,开展了密切割改造提升缝控程度、薄互层穿层压裂增加纵向动用程度技术攻关。研究了密切割改造技术,将平均簇间距缩短至13.6 m,大幅提高了页岩储层缝控程度;提高了直井压裂施工的排量及冻胶用量,验证了下甜点二类储层具备穿层压裂的可行性,形成了以水平井12～14 m3/min大排量、冻胶和滑溜水多段塞泵注、中小粒径支撑剂组合和2.7 m3/m高加砂强度等为核心的穿层压裂关键技术,保证了层理转折裂缝有效支撑。现场试验表明,该技术能够提高水平井压裂动用体积,二类储层试验水平井压裂后第1年累计产油量达9 183 t,是前期水平井产油量的3倍以上。研究结果表明,水平井密切割穿层压裂技术可以解决二类储层多薄油层难动用的问题,为页岩油二类区有效动用提供了新的技术途径。      

裂缝性低渗透油藏稳态渗流理论模型

随机分布在储集层中的天然裂缝不同于与油水井相连通的人工裂缝,进行稳态产能方程研究时,在数学上用常规方法难以对其进行处理。用等值渗流阻力法解决了这个难题,建立了裂缝性低渗透油藏稳态渗流的理论模型。可利用该模型来研究天然裂缝参数对产量及压力的影响规律,也可研究人工裂缝参数对压裂直井产量的影响规律。该模型具有对裂缝参数考虑较全、简单实用的特点。计算实例从理论上说明了低渗透油藏中,油水井部署在天然裂缝发育处开发效果较好的原因。