川东北地区碳酸盐岩储层深度酸压技术

川东北地区碳酸盐岩储层埋深大,致密化程度高,破裂压力高,地层温度高,施工摩阻高,微裂缝发育,酸压施工压力高、酸液滤失量大、酸蚀和酸岩反应速度快,酸蚀作用距离短,管柱腐蚀大,储层改造程度低,常规酸压改造增产效果差.大量现场应用试验表明,采用胶凝酸液和温控变粘酸液体系、“前置液+胶凝酸”及其多级交替注入和闭合酸压等深度酸压工艺能有效降低地层滤失,延缓酸蚀和酸岩反应速度,降低管柱腐蚀,增加酸蚀作用距离,显著提高酸蚀裂缝导流能力和天然气增产稳产效果.     

川东北高温高压深井超深井酸压改造技术研究与应用

川东北地区大部分储层具有低孔、 低渗、 非均质强、 高温、 高压、 含硫等特征, 给酸压施工的安全性、 成功率和有效率带来了极大的挑战。为此, 在川东北地区高温高压深井、 超深井酸压改造的难点分析基础上, 以提高酸压施工的安全性为目的, 进行了酸压管柱强度和抗 Ｈ ２ Ｓ 、 Ｃ Ｏ ２ 、 酸液腐蚀及酸压施工质量控制技术研究; 以提高酸压施工成功率为目的, 开展了震荡挤酸、 前置酸压、 溴盐加重前置液酸压、 高密度压裂液加重前置液酸压技术研究;以提高酸压施工有效率为目的, 开展了酸液配方优选、 酸压工艺优选及参数优化、 残酸高效返排技术研究。形成了针对川东北地区高温高压深井、 超深井的酸压改造工艺、 配套技术及酸液配方体系, 并在川东北地区共实施了５口井８层次的现场试验, 施工成功率为 １ ０ ０ ％, 酸压有效率为 ８ ０ ％, 平均无阻流量由压前的 １ ． ０ ９×１ ０ ４ｍ ３／ ｄ上升到１ ２ ４ ． ２ ７× １ ０ ４ ｍ ３／ ｄ , 取得了较好的增产效果。     

泥灰岩致密油自转向酸体系

为解决束鹿凹陷泥灰岩致密油储层以往改造中面临施工压力高、改造距离短和导流能力低的难点,根据泥灰岩酸岩反应特征,优化了自转向酸体系配方,开展了转向酸体系黏度性能、流变性能及破胶性能评价。利用岩心流动实验方法,研究了酸液对裂缝网络的沟通作用,明确酸液体系与施工参数对酸蚀裂缝网络的影响。实验结果表明,自转向酸具有低伤害、易破胶和易均匀布酸的优点,残酸浓度降低到5%时黏度可达到96mPa²s;酸液能够实现侧向对天然裂缝的大幅度沟通,满足泥灰岩储层改造的要求。对比不同改造工艺下裂缝导流能力,形成一套适合泥灰岩储层的转向酸压与加砂压裂复合的体积改造模式,该技术在ST1H井等3口井15段中综合应用,稳定日产量是以往的10倍。      

四川盆地元坝地区陆相储层高破裂压力成因与技术对策

四川盆地元坝地区处于强应力场环境中,其陆相储层破裂压力梯度为0.026~0.037MPa/m,已成为制约该区完井、储层压裂改造效果的主要技术难题。为此,在深入研究储层高破裂压力的地质成因和工程作用对破裂压力影响的基础上,探索试验了降低施工作业井口压力的技术措施和方法:以近最大水平主应力方向作为射孔方位,同时采用长井段、大孔径、高孔密、深穿透射孔(含喷砂射孔、补充射孔)来降低压裂造缝压力;采用酸损伤(酸泡、酸洗)技术来解除储层污染和降低岩石强度;采用加重酸液增加液柱压力和大内径管柱配合低阻性酸液或压裂液体系以降低施工摩阻。现场应用实践表明,单独或组合采用这些工艺技术措施,就能有效地降低施工作业的井口压力,实现储层酸压或加砂压裂改造作业。该试验研究成果可供类似地区借鉴。     

川西须家河高应力致密储层完井技术

川西须家河高应力致密储层破裂压力高、改造排量低、完井管柱安全风险高，通过对前期储层改造井系统梳理分析，从井口限压、降破工艺、完井管柱及工具结构等方面出发，配套完善了一套适用于致密储层压裂改造的技术。D201井采用140 MPa井口装置提高施工压力到120 MPa,相比105 MPa井口提高施工压力25 MPa,解决了井口限压低、加砂难度大的问题；M2井采用后效射孔技术改善高破裂压力井近井地带的渗流形态，有效提高储层的可压性；X5井采用Ф114.3 mm+Ф88.9 mm大尺寸油管配套高强度工具的完井技术，提高施工排量及管柱安全性，满足高应力致密储层大排量、大液量、高施工压力的改造需求。该技术的成功应用为高应力致密储层完井提供了新思路，为储层产能释放提供了技术保障。     

FS-3井异常高温储层压裂改造技术

FS-井是位于济阳坳陷构造带上的１口埋藏深、裂缝发育的异常高温井,对储层改造施工的压裂液以及对地层破裂压力的预测等都提出了极高的要求。针对FS-井的地质特征进行了储层改造的技术难点分析,在大量实验测试的基础上,优选出耐高温、高黏度且能满足150 ℃高温的低摩阻延迟交联液体系。通过室内岩心实验,利用储层应力计算模型预测了地层破裂压力和压裂施工压力。同时,采用粉砂降滤失、大排量施工、适当增加前置液用量、前置液阶段伴注液氮帮助返排等技术措施,完成了FS-井的压裂施工设计,并进行了现场实施。最后,利用压裂施工曲线、压后排液及压后产量测试资料,完成了FS 3井压裂施工资料的评估分析,达到了预期效果。该成果对异常高温储层的压裂改造设计和施工方案的形成具有指导意义。     

塔河油田超深井酸压技术获突破

为探索塔河油田西南地区奥陶系储层发育特征和油气潜力，中国石化西北分公司对TP2井实施了酸压作业，酸压层段6835．57～6925．00m，选用了高温降滤失性能较好的控变粘酸体系，并加入温度稳定剂，采用多级交替注入工艺，来提高酸蚀裂缝长度及导流能力。同时采用酸洗工艺，通过降低储层破裂压力以降低施工难度。该井施工中井底压力下降了5MPa，变粘酸浸泡有效降低了储层近井带破裂压力，有效压开了地层，酸液进入地层沟通了一定规模的储集体。该井酸压的成功标志着塔河油田超深井酸压技术获得突破。     

储层改造三维物理模拟实验研究与应用

储层改造的影响因素分析,一直以来多以经验和理论为主,偶有开展的小尺寸岩样实验,结果亦不能反映储层改造的真实情况。为揭示施工参数对储层改造的影响规律,参照顺北油田典型高应力储层岩石力学参数制作了大尺度实验样品,采用水力压裂物理模拟系统开展了三维水力压裂实验,研究了泵注排量、液体黏度对水力压裂的影响,以及声音发射振幅与泵注压力的关系。结果表明:随着初期泵注排量的增加,储层改造所需的破裂压力逐渐增加,达到一定数值后排量对破裂压力影响较小;泵注排量对破裂瞬间裂缝尺度大小有影响,但对整个压裂过程的影响很小;施工初期采用低黏滑溜水可明显降低破裂净压力,有利于降低施工压力;声发射振幅与泵注净压力正相关,破裂净压力越大振幅越大。研究成果可为高应力超深井压裂施工参数优化设计提供参考。     

东坪气藏基岩储层压裂技术探索与实践

柴达木盆地东坪1区块基岩储层为深层变质岩储层,具有温压高、物性差、纵向跨度大、裂缝发育,岩石硬度大、脆性强等特点,储层的复杂性给压裂技术提出了新的要求和挑战。本次研究通过剖析储层"一大、两高、一强"的压裂改造难点及对策要求,有针对性地开展了施工规模和裂缝参数优化、措施液体系及压裂工艺优选等研究工作,提出酸液预处理、高温低摩阻防水锁压裂液降破裂压力,组合支撑剂防治多裂缝,大前置液量、支撑剂段塞降滤失等综合配套技术,形成了一套适合深层变质基岩储层的特色压裂工艺技术系列,其研究思路与技术认识对东坪基岩气藏及类似复杂岩性气藏的压裂改造具有较强的指导意义。     

裂缝性致密碳酸盐岩储层酸压多场耦合数值模拟与应用

深层高温致密裂缝性碳酸盐岩储层中，酸液在天然裂缝中的动态滤失减弱了酸液对水力裂缝的刻蚀，影响了酸压改造效果。为了提高此类储层酸压设计的准确性及有效性，建立了耦合裂缝扩展与天然裂缝动态滤失的"流场-温度场-化学场"三场耦合前置液酸压模型。以磨溪气田龙王庙组X井为例，采用所建立的酸压模型，基于酸压施工压力数据拟合获取了储层天然裂缝特征参数，分析了天然裂缝动态滤失特征及其对酸压裂缝参数的影响；基于无因次产能指数综合评价了不同施工参数下的酸压改造效果。研究结果表明：①酸液在天然裂缝的动态滤失对缝内流动、温度均存在较大影响，天然裂缝滤失的精确计算是准确模拟预测酸压效果的关键；②裂缝性储层中的酸液滤失量并不随注酸时间的增加而降低，而是随着沟通天然裂缝数量的增加呈现出锯齿状的动态平衡；③在裂缝性致密碳酸盐岩储层中，最优注酸排量随注酸量的增加而提高，天然裂缝滤失是施工参数优化最重要的影响因素；④综合考虑施工条件及经济因素，X井的最优注酸参数中注酸量为500~600 m³、注酸排量为6 m³/min，优化后计算得到的无因次产能指数为拟合所得的2.5倍。     

裂缝性致密碳酸盐岩储层酸压多场耦合数值模拟与应用

深层高温致密裂缝性碳酸盐岩储层中，酸液在天然裂缝中的动态滤失减弱了酸液对水力裂缝的刻蚀，影响了酸压改造效果。为了提高此类储层酸压设计的准确性及有效性，建立了耦合裂缝扩展与天然裂缝动态滤失的"流场-温度场-化学场"三场耦合前置液酸压模型。以磨溪气田龙王庙组X井为例，采用所建立的酸压模型，基于酸压施工压力数据拟合获取了储层天然裂缝特征参数，分析了天然裂缝动态滤失特征及其对酸压裂缝参数的影响；基于无因次产能指数综合评价了不同施工参数下的酸压改造效果。研究结果表明：①酸液在天然裂缝的动态滤失对缝内流动、温度均存在较大影响，天然裂缝滤失的精确计算是准确模拟预测酸压效果的关键；②裂缝性储层中的酸液滤失量并不随注酸时间的增加而降低，而是随着沟通天然裂缝数量的增加呈现出锯齿状的动态平衡；③在裂缝性致密碳酸盐岩储层中，最优注酸排量随注酸量的增加而提高，天然裂缝滤失是施工参数优化最重要的影响因素；④综合考虑施工条件及经济因素，X井的最优注酸参数中注酸量为500~600 m³、注酸排量为6 m³/min，优化后计算得到的无因次产能指数为拟合所得的2.5倍。     

射孔完井方式下大位移井压裂裂缝起裂压力研究

压裂改造技术是实现大位移井经济高效开采的重要技术手段。大位移井压裂裂缝的起裂位置、裂缝初始方位和起裂压力是影响压裂施工成败和压裂效果的重要因素，近年来国内外对斜井和水平井的裂缝起裂机理研究较多，但对大位移井在射孔完井方式下的裂缝起裂研究未见报道。大位移井筒周围岩石实际受力状态非常复杂，裂缝起裂方向与最终扩展方向不尽相同，目前使用斜井或水平井甚至直井的破裂压力计算公式来设计计算偏差很大。文章利用广义平面应变理论和多孔弹性理论，综合考虑了孔隙度、孔隙压力和岩石抗张强度对压裂裂缝起裂的影响，基于两孔相交应力集中的力学模型建立了射孔完井方式下大位移井井壁处的应力场及起裂判断依据，获得了大位移井压裂缝起裂压力。将垂直井和水平井作为特例，所提供的大位移井压裂缝起裂压力通过数学简化，与文献公布的垂直井和水平井起裂压力计算公式完全一致。     

如何解决川东北地区异常高应力储层难压开的难题

川东北地区储层存在破裂压力异常高, 常规储层改造工作液无法压开储层的难题。文章针对这类异常高应力储层, 提出了针对性的措施。研究结果表明, 加重前置酸通过增加液柱压力, 能达到提高井底施工压力,帮助压开储层的目的; 应用高密度钻井液的“ 极限破裂法” 在射孔后进行试挤作业, 不仅提高了压开地层的几率, 还能有效降低储层的破裂压力, 为后续的储层改造施工创造条件; 另外, 超高压施工设备在成功压开储层的同时, 还可以提高整个施工过程的施工压力及施工排量, 实现储层的深度改造, 达到改善储层改造效果的目的。     

川东南页岩气井压裂降压技术

为实现川东南超深页岩储层有效改造,并最大限度地降低压裂施工压力,提出了优选射孔参数、进行压前酸液预处理、设计降阻率高的滑溜水体系及采用前置粉砂段塞技术等技术对策。通过分析和计算,采用φ89 mm射孔枪配合 SDP40HMX28-8 射孔弹,60°相位和18孔/m的孔密进行射孔。利用川东南超深页岩储层的岩心进行了溶蚀试验,根据试验结果结合地层特点确定了15.0%HCl+1.5%HF+2.0%高温缓蚀剂+1.5%铁离子稳定剂的酸液配方。根据地层特征,通过室内试验优选了配方为0.2%高效减阻剂SRFR-1+0.3%复合防膨剂+0.1%复合增效剂＋0.02%消泡剂的滑溜水,其性能稳定,易返排,黏度约9~12 mPa·s,降阻率大于75%,对地层的伤害率小于10%。现场应用表明:采用优化后的射孔参数进行射孔,可以满足降低孔眼摩阻的要求;应用优选的酸液进行压前预处理,施工压力降低10~15 MPa;采用前置粉砂段塞技术,可以有效降低裂缝弯曲摩阻,达到降低施工压力的目的。这表明,采用提出的技术对策可以降低川东南超深页岩气井压裂施工压力。      

深层页岩气水力裂缝起裂与扩展试验及压裂优化设计

受地质构造、成岩作用等多方面因素影响,深层页岩的层理发育程度、脆性指数、岩石力学特性、最小水平主应力梯度及水平应力差都与中深层页岩有明显差异,使人工裂缝起裂压力更高,裂缝复杂程度更低,从而极大地影响了深层页岩气地层的体积压裂设计和安全施工。为此,利用大尺寸岩样,模拟研究了深层页岩气地层的水平应力差、压裂流体黏度、施工排量等地层和工艺参数及缝内暂堵措施对人工裂缝的起裂与扩展特征的影响规律。研究发现,裂缝起裂与扩展特性受层理胶结强弱、水平应力差及前置液黏度等因素影响较大,压裂裂缝容易沿层理起裂导致早期憋压超压,从而使施工失败,高应力差条件下裂缝扩展形态相对简单,前置中黏压裂液、缝内暂堵等措施有利于裂缝多次破裂、产生次生裂缝使裂缝复杂化。在此基础上,提出了密切割分段、短簇距射孔、组合液体及变排量施工等压裂优化设计方案,现场应用后深层页岩气产量获得了重要突破。      

斜井及水平井在不同构造应力场水力压裂起裂研究

水力加砂压裂是储层特别是低渗透储层改造的重要手段。压裂施工时,储层破裂压力直接决定水力压裂的成功与否。影响储层破裂压力的因素较多,例如射孔相位、密度、孔径等,但对于斜井或水平井,构造应力场及其与井身结构之间的匹配关系对破裂压力和初始起裂方向影响更为显著。在压裂施工中,由于缺乏对上述因素的认识,常常导致施工因压力过高而中止。基于线弹性断裂力学结合岩石的抗拉破坏准则,对构造应力场进行分类,展开了不同构造应力场下斜井和水平井压裂施工中破裂压力及裂缝起裂方向研究,为水力压裂起裂及优化设计提供参考依据。     

顺北油气田超深碳酸盐岩储层深穿透酸压技术

顺北油气田碳酸盐岩储层具有超深、高温和高破裂压力等特点,酸压改造时存在酸蚀裂缝短、导流能力递减快等问题,为此,提出了应用深穿透酸压技术对超深碳酸盐岩储层进行改造的技术思路,并进行了技术攻关研究。合成了酸用稠化剂、高温缓蚀剂,研制了抗高温清洁酸,并进行了酸液非均匀刻蚀导流能力试验,分析了在闭合应力为20～90 MPa时仅注入清洁酸、仅注入胶凝酸和先注入清洁酸再注入胶凝酸3种注酸方式下裂缝的导流能力;同时,研究了酸液非均匀驱替流动机理,优化了非均匀刻蚀酸压工艺参数。研究发现,采用“清洁酸+胶凝酸”组合注入模式,不仅酸蚀裂缝导流能力有较大幅度提高,有效缝长也增加近1倍。超深碳酸盐岩储层深穿透酸压技术在顺北油气田进行了5井次现场试验,酸压施工成功率及有效率均达到100%,酸压后平均日产油107.7 m3,平均酸蚀缝长133.20 m,取得了明显的储层改造效果。研究认为,顺北油气田超深碳酸盐岩储层深穿透酸压技术可极大改善超深碳酸盐岩酸压效果,可为国内类似储层的酸压改造提供借鉴。      

超深高温高破裂压力储层酸压关键技术

塔河油田外围区块主要包括托甫台、巴麦、于奇及塔中等井区,其相对塔河4 区等开发区,具有埋藏更深（6300 m）, 储层温度更高（140 ℃以上）,破裂压力梯度更大（大于0.021 MPa/m）,同时裂缝溶洞发育程度又相对更差的特点。从酸化和预处理降低破裂压力、优选降滤失剂和优化酸液体系降滤失、设计优化施工工艺和参数等方面开展研究与应用,提高了酸压改造施工成功率及改造效果,有效促进了开发新区储量动用。     

基于离散元法的砾岩水力压裂裂缝扩展规律及主控因素

砾岩储层普遍具有低孔低渗、非均质性强等特点，地层起裂以及裂缝扩展难以控制，极大影响了砾岩储层的压裂改造效果。为了搞清砾岩储层水力压裂裂缝的形成机制，针对国内典型砾岩储层，采用数值模拟方法研究了砾岩储层裂缝的扩展规律及主要控制因素。结果表明：强度高、尺寸大的砾石对裂缝的阻碍作用较为明显，破裂压力随着砾石的强度和粒径的增大而增大；低胶结强度比有利于砾石对水力裂缝的“吸引”，进而形成曲折的裂缝延伸路径；水平应力差对裂缝延伸方向起主导作用，随着最小水平主应力的减小，地层起裂难度降低；通过随机森林对影响压裂缝扩展因素的重要程度进行分析，认为胶结强度比和水平应力差为影响压裂缝扩展的主要因素。研究成果为砾岩储层压裂的选层提供了理论依据。     

网络裂缝酸化技术在DY1井须家河组气藏的应用

网络裂缝酸化技术是针对裂缝发育、连通性好,在地层中形成裂缝网络的砂岩储层,在加砂压裂无法进行的情况下,以解除裂缝中的污染和通过深度酸化来形成合理裂缝配置的酸化改造措施。川西须二段储层天然裂缝发育,容易造成钻井液伤害,为了克服加砂压裂带来的风险,同时解除近井污染,恢复储层的油气通道,在实验研究的基础上形成了网络裂缝酸化、降阻酸液体系和工艺优化设计技术。该工艺的适用条件是储层裂缝发育、裂缝具有一定的充填物、压裂改造风险大、酸液、钻井液及岩石的酸溶蚀率高。通过DY1井的现场试验,并取得了显著效果,说明对于裂缝性砂岩气藏,裂缝网络酸化技术可通过储层内酸蚀裂缝向纵深方向的扩展,提高近井地带及天然裂缝的渗透率,增大泄油半径,获得高产油气;同时也为川西深层须家河组类似储层的改造提供了思路。