水平井压裂工艺技术的发展现状

随着水平井开发力度的加大,适用范围的逐步扩大,会遇到一些新的难题。尤其是近年来水平井技术在世界上发展迅猛,出现了水平井开发的新技术和新方法,需要我们借鉴和探讨。首先简要介绍了水平井压裂原理、压裂设计;并着重从多裂缝同时压裂技术、分段压裂及分段压裂所对应的隔离技术和水力喷射压裂新技术着手,对水平井压裂工艺技术进行了系统的介绍。     

页岩气开发钻完井技术探讨

我国广泛分布着丰富的页岩气资源,开发应用远景良好。通过借鉴、转化、应用常规油气开发的成熟技术,可集成配套形成页岩气开发钻完井技术系列。水平井已成为页岩气开发的主要钻井方式,结合旋转导向、MWD/LWD、三维地震和欠平衡钻井等工艺技术的集成应用可提高开发效率。水力压裂工艺已成为页岩气开发的主要技术,随着清水压裂、重复压裂、同步压裂等技术的发展,页岩气的勘探开发更具发展潜力。     

低油价下致密油资源经济效益评价研究

美国致密油采用"水平井+体积压裂+工厂化"模式实现了工业化开采,我国致密油开发总体上仍处于准备阶段。在致密油开发的核心技术中,水平井加体积压裂是提升致密油产量的利器。这意味着相比常规石油,致密油的单井投资更为高昂。在低油价下,油气田开发企业的生产经营陷入困境。在成本制约下,致密油开发的经济效益评价至关重要,而压裂水平井水平段的优化设计尤为关键。由致密油压裂水平井全生命周期产能预测模型计算出单井产油量,利用折现现金流量法评价水平井钻井压裂过程中水平段长度和压裂级数对经济效益的影响,得出存在相对最佳的水平段长度和压裂级数范围使得单井经济效益达到最优。实际制订水平井开发方案时,应考虑单井产量、投资、成本和效益的综合影响,制订最优开发方案。     

多脉冲压裂用于低渗煤层开发可行性分析

针对多脉冲压裂广泛地用于低渗煤层开发的趋势,从储层物性、煤岩力学性质、次级微裂缝、煤层气多重解吸作用、施工工艺成熟性、复合性和施工成本等7个方面,并结合沁水盆地3#煤层Z2-005井的压裂施工增产效果,分析了多脉冲压裂用于低渗煤层压裂开发的可行性。     

页岩气压裂技术进展及发展建议

针对页岩储层孔隙度、渗透率极低，需要压裂改造形成复杂的裂缝网络，才能保证页岩气的高效开发，梳理了直井压裂、水平井压裂、重复压裂、超高导流能力压裂及深层压裂的关键工艺，对比了泡沫、滑溜水、纤维、液化石油气等压裂液体系的优缺点及适用性，归纳了微地震监测、测斜仪监测等裂缝监测技术的原理和优缺点，并提出了页岩气压裂发展的建议。研究得出:我国已实现3 500 m以浅页岩气资源的大规模工业化开发，深层页岩气将成为页岩气开发的重要接替领域；未来压裂液体系发展呈低成本、低伤害、清洁环保、适应苛刻环境的趋势；重复压裂将成为页岩气增产的重要举措，裂缝监测技术是页岩气压裂优化设计的导向，“工厂化”压裂模式是页岩气压裂降低成本的有效途径。     

美国页岩气勘探开发关键技术

本文重点介绍了美国页岩气勘探开发中的几项关键技术:前期的页岩气藏分析、地层评价、岩石机械特性地质力学分析,中期的钻完井技术以及后期的压裂增产技术,其中压裂技术方面又分别介绍了清水压裂技术、重复压裂技术、水平井分段压裂技术以及同步压裂技术。这些关键技术对国内页岩气的勘探开发具有一定的借鉴意义。     

煤矿井下压裂关键技术及装备研究

本研究将地面压裂技术移植井下,结合煤矿生产实际情况,研究开发了井下水力压裂泵组、高压封孔材料及装置、基于WIFI的井下压裂监控系统、井下压裂专用操作指挥舱等关键技术和装备,制定了井下压裂工艺与安全保障体系。     

基于阵列声波资料评价致密砂岩可压裂性

对于致密砂岩储层的开发生产,水力压裂技术是一种行之有效的方法。储层的可压裂性是评价储层产能的重要指标。结合岩石力学实验,总结了储层的脆性、韧性和岩石破坏性质的关系;利用泥岩和储层段地应力大小差异,评价了储层压裂后裂缝纵向延伸的程度;验证了该方法在L地区致密砂岩储层的水力压裂开发中可压裂性评价的适用性。     

和顺横岭区块深部煤层气井压裂工艺研究及应用

为了勘探开发和顺横岭区块的深部煤层气,研究适用于深部煤层气井开发的压裂工艺,采用了水力喷砂射流压裂、连续油管底封拖动压裂、"水力喷砂射孔+大排量复合压裂"和"段内多簇定向射孔+桥塞联作分段压裂"技术对和顺横岭区块的深部煤层气井进行压裂作业,压裂结果和生产试采效果证明:"段内多簇定向射孔+桥塞联作分段压裂"成功率高,施工排量大、段与段之间封闭性好和作业效率高,通过采用"密切割"改造方式,储层改造体积提升明显,裂缝与储层的接触面积较大,储层向裂缝和井筒的供液和供气能力较强,可作为深部煤层气水平井的主要压裂方式。     

沁水盆地郑庄井田煤层气分段压裂水平井开发技术

为实现煤层气低成本、高效开发,基于郑庄井田3^#煤层和15^#煤层特征,提出了煤层中非固井L型分段压裂水平井强化开采煤层气技术方法。数值模拟结果表明：水力喷射压裂能产生1.5～2.0 MPa的环空封隔效果和3.5～4.5 MPa的孔内增压效果,可满足非固井水平井环空防窜流和定点压裂的目的。为解决非固井煤层气水平井钻完井、压裂改造和排采技术难题,研究形成了“优质、快速、安全”钻完井,带底封的连续油管快速拖动喷射-压裂联作分段压裂,“大排量、大液量、中砂比”活性水压裂增产改造和L型水平井精细化排采控制4项核心关键技术。实践证明,煤层中非固井分段压裂水平井开发煤层气技术在郑庄井田实现规模化开发应用,并取得了煤层气开发技术和高产气量的双重突破。     

深部煤层气水平井水力压裂技术——以沁水盆地长治北地区为例

储层改造是获得低渗透煤层气井高产的重要手段,虽然我国深部煤层气资源丰富,但是由于煤储层渗透率低,面临着不同煤层气地质条件下的储层改造技术适应性差的困境。以沁水盆地长治北部地区为例,介绍了研究区地质概况和开发模式,分析了4种深部煤层气井水力压裂工艺技术及应用效果。结果显示以水平井为主要井型、实现压裂后井间干扰提产是规模化开发深部煤层气资源的主要途径。光套管压裂技术可实现大规模压裂,但容易造成储层污染,且可调性较差导致压裂效果偏差;连续油管压裂技术自动化程度和作业效率高,是目前的主流压裂技术,但是配套设施要求较高、成本高;常规油管压裂技术可实现射孔、压裂、封隔一体化作业,且射流效应定向性强,但是不能够带压作业,容易造成压力激动、压后堵前。为此,自主开发了常规油管带压压裂新技术。该技术以常规油管压裂技术为基础,在井口和井下油管内安装稳压装置控制压裂过程中油管内外的带压状态,配合钢丝绳打捞装置,优化上提下放程序,从而实现带压拖动压裂作业。该技术压裂施工曲线以压力平稳型为主,能够形成连续和平直的压裂裂缝通道,减少储层伤害;微地震监测显示压裂裂缝两翼长达70 m;试验井日产气量达4 000 m~3以上;同时节约了作业成本,提高了压裂效率。     

水力振荡压裂技术研究

水力压裂技术是油气田勘探和开发的重要技术手段。在充分调研分析基础上,将水力压裂与水力振荡技术相结合,在压裂时将静态压裂变为连续振荡的动态加砂压裂,水力振荡起到疏通孔喉、降低目的层破裂压力、提高加砂速度等作用,减少了压裂用液量,进而提高压裂效果、降低施工成本。因此,水力振荡压裂技术是一个新的、可行的发展方向,这项技术的深入研究和推广应用是水力压裂技术发展的一项突破性进展。     

页岩气压裂试气工程技术进展

近年来,北美页岩气勘探开发的快速发展使全球掀起了一场轰轰烈烈的"页岩气革命"。我国是除了美国和加拿大之外第三个商业开发页岩气的国家,国内主要是学习借鉴美国在该领域以水平井钻完井及水平井分段压裂和试气为主体的技术并不断自我更新与完善,压裂试气主要包括泵送桥塞及射孔、水平井分段压裂、连续油管钻桥塞、试气投产四个部分。随着我国页岩气开发的不断深入和页岩气井的不断加深,页岩气压裂试气工艺技术和装备也在不断更新换代,如:复合桥塞实现了国产化且价格不断降低,压裂装备从2 000hp升级到3 000hp并实现了井工厂压裂,连续油管管径从1-1/2″升级到2″甚至更大,测试管汇由70 MPa升级到105 MPa,这些工艺技术和装备工具的突破对于促进我国页岩气开发具有十分重要的意义。     

体积压裂技术在煤层气开采中的适应性研究

体积压裂技术已成功应用于国内外的页岩气开发中,目前国内开始试验性地将此技术应用于煤层气开发中。由于煤岩与页岩特性的不同,研究体积压裂技术在煤层气开采中的适应性,对其在煤层气开采中的应用具有指导意义。从煤岩力学性质、天然裂缝和渗透率3个方面进行了分析研究,得出高杨氏模量、低泊松比、脆性大、天然裂缝发育、低渗的煤层适合进行体积压裂,并对进一步的压裂施工提出建议。     

阜新刘家区水泉层煤层气开发研究与实践

本文首先通过对刘家区水泉层煤层气开发潜力分析,寻找煤层气富集区,筛选有利井;其次深入研究已有的压裂开发经验,深化压裂思路对水泉层进行压裂改造;最后制定合理排采控制方案,切实实施,取得较好效果。措施井实施,证实水泉层煤层气排采可行性,丰富了该区水泉层富集规律的认识,为刘家区水泉层煤层气选井、压裂及排采管理等提供依据和经验。     

井下煤层水力压裂理论与技术研究现状与发展方向

煤矿瓦斯治理的关键是解决煤层低渗透率的难题,而水力压裂增透技术是解决该问题的有效途径。基于国内外学者水力压裂研究成果,对井下煤层水力压裂理论、工艺技术以及压裂设备的研究现状进行了系统的梳理,详细分析了水力压裂理论的裂隙扩展规律与模型研究进展,以及压裂工艺中较为先进的定向水力压裂技术、脉动水力压裂以及缝网压裂技术,并指出了井下煤层水力压裂技术的发展方向：进行多手段的水力压裂基础理论研究;开发多元化及适合各类煤层的水力压裂技术;实现水力压裂装备一体化和智能化。这些方向的研究对于水力压裂技术的发展具有一定的借鉴意义。     

压裂过程中储层压力场变化对水力裂缝扩展的影响

非常规油气资源开发过程中,通过水力压裂形成复杂裂缝网络是实现高效开发的关键技术之一,压裂过程中储层压力场的变化对裂缝扩展具有重要影响。本文基于扩展有限元理论,建立耦合损伤-滤失-应力的水力压裂裂缝动态扩展模型,研究储层压力分布对同步压裂和顺序压裂过程中裂缝动态扩展、起裂压力和延伸压力影响,对比了不同储层压力增量条件下水力裂缝偏转程度和压力变化情况。研究结果表明:(1)压裂液滤失诱发的局部孔隙压力增加会引起储层压力场发生变化,使得水力裂缝在延伸过程中的偏转程度增加,同时水力裂缝的延伸压力和起裂压力也会增加,算例显示裂缝的起裂压力和延伸压力将分别增加27.49%和27.58%;(2)对比同步压裂和顺序压裂下裂缝扩展动态,发现采用顺序压裂时裂缝偏转程度更大,且裂缝延伸压力更高。研究成果可为致密砂岩储层的有效开发提供理论依据和技术支持。     

碎软低渗煤储层强化与煤层气地面开发技术进展

我国碎软低渗煤储层分布广泛,然而由于其煤体松软、破碎、渗透性差,常规的直井/水平井煤储层直接压裂技术应用于碎软低渗煤储层强化及其煤层气地面开发的效果并不理想,碎软低渗煤储层煤层气的高效开发是制约我国煤层气产业大规模发展以及煤矿瓦斯高效治理的重要技术瓶颈。在系统分析我国碎软低渗煤储层特征及煤层气地面开发中存在的问题基础上,以水平井为基础井型,围绕间接压裂、应力释放和先固结后压裂3种不同的技术方向,梳理了目前碎软低渗煤储层强化与煤层气地面开发技术进展。归纳评述了以顶板间接压裂、夹矸层间接压裂以及硬煤分层间接压裂为内涵的间接压裂煤层气开发技术,以水力喷射造穴、气体动力造穴、扩孔+水力喷射+流体加卸载诱导失稳造穴、水力割缝为不同应力释放方式的应力释放煤层气开发技术,以及先微生物诱导碳酸钙固结碎软煤储层再进行水力压裂的先固结后压裂煤层气开发技术。间接压裂技术的工程实践探索已有较多积累,在地质条件适宜地区对碎软低渗煤储层强化取得了较好效果,而以应力释放为代表的碎软低渗煤储层强化新技术探索已取得重大进展,并进入工程试验和验证阶段。水平井应力释放技术针对碎软低渗煤储层特性和新的开发原理,其对储层改造潜...     

800m以深直井煤储层压裂特征分析

以沁水盆地800 m以深煤层气井为例,统计归纳了深部煤层地质特征,分析了与之对应的压裂难点;通过统计10口采用活性水压裂技术且产气效果显著提升的深煤层气井的压裂数据,总结了现有技术体系下深煤层直井压裂施工参数特征,分析了导致深部煤层气藏压裂施工中压力异常偏高的因素,提出了深部煤层气藏开发对策。结果表明:深部煤层气藏的高温、高压、高地应力的地质环境、较差的储层物性以及较强的非均质性等特征,使得现有压裂技术体系在适用性和有效性上面临严峻挑战;增产效果较好的深部煤层气直井,普遍采用大液量注入,同时控制砂比在15%左右;压裂时压力异常偏高是受到压裂液性能、地层微裂缝、储层岩性、钻井液污染及煤粉堵塞等因素的影响;未来应对深部煤层气藏的开发,除了要对活性水压裂技术进行优化,还有赖于压裂理论的发展和新型压裂材料的研制。     

井下煤层水力压裂理论与技术研究现状及发展方向

煤矿瓦斯治理的关键是解决煤层低渗透率的难题,而水力压裂增透技术是解决该问题的有效途径。基于国内外学者水力压裂研究成果,对井下煤层水力压裂理论、工艺技术以及压裂设备的研究现状进行了系统的梳理,详细分析了水力压裂理论的裂隙扩展规律与模型研究进展,以及压裂工艺中较为先进的定向水力压裂技术、脉动水力压裂技术以及缝网压裂技术,并指出了井下煤层水力压裂技术的发展方向:进行多手段的水力压裂基础理论研究;开发多元化及适合各类煤层的水力压裂技术;实现水力压裂装备一体化和智能化。这些方向的研究对于水力压裂技术的发展具有一定的借鉴意义。