新型上浮转向剂在塔里木油田的应用

塔里木轮南油田碳酸盐岩主力产层距上部石炭系水层较近,为避免酸压时缝高向上延伸至水层导致水淹,有必要开展人工隔层控缝高研究。文章从理论上论述了施工中影响裂缝高度延伸的主次因素,增加裂缝尖端应力值可以有效控制缝高延伸,为此有针对性地研制了性能优良的新型上浮转向剂TBA,使得缝高向上延伸受 到钳制,强化向下或向前延伸程度。研制的新型上浮转向剂TBA在优化流量及浓度条件下可以建立3~5MPa的 人工应力遮挡。现场应用3井次,效果显著。     

人工转向剂控制缝高试验研究及现场应用

针对压裂过程中缝高较难控制的问题,研制开发了新型的油溶性垂向双转向剂,开展了室内基础实验研究,验证了转向剂对裂缝延伸的控制机理,确定了转向剂的适用浓度及控缝能力。试验表明转向剂可以增加隔层应力3～4 MPa左右。研究了控制裂缝高度施工方案的设计方法,并利用全三维软件结合垂向应力剖面进行控缝技术的优化。该技术在现场推广应用了30井次,取得了较好的控缝效果。     

人工隔层性质对控缝高压裂效果的影响研究

对于遮挡层(隔层)较差的储层(尤其对于薄层储层)压裂,广泛应用人工隔层技术有效控制压裂裂缝高度。文章假定浮式、沉式控缝剂在裂缝端部分别形成具有一定厚度和强度(梯度)的人工隔层获得了裂缝剖面上的应力分布。应用线弹性断裂力学张开型裂缝静态延伸准则,首次建立了人工隔层条件下的裂缝高度延伸控制方程,定量描述缝流体压力对裂缝高度的控制作用和人工隔层对裂缝高度延伸的影响。通过编制计算机程序模拟、研究了人工隔层性质对裂缝高度延伸的控制作用,模拟表明人工隔层强度(阻抗)和厚度对于有效控制压裂缝高度都有相当重要的作用。为现场优选控缝剂材料和控缝高压裂设计提供了依据。     

双转向垂向控缝技术实验研究及现场应用

针对压裂过程中缝高较难控制的问题，研制开发出新型的油溶性垂向双转向剂，并开展了室内实验研究。首次验证了转向剂对裂缝延伸的控制机理，确定了转向剂的适用浓度及控缝能力。实验表明，转向剂可以增加隔层应力3～4MPa左右。在此基础上研究了控制裂缝高度施工方案的设计方法，并利用全三维软件结合垂向应力剖面对控缝技术进行了优化。现场推广应用30井次，取得了较好的控缝效果。     

控制压裂缝高技术研究及影响因素分析

在水力压裂过程中,裂缝会沿着垂直方向上延伸,当裂缝超出生产层而进入隔层时会影响水力压裂效果。为了将裂缝高度控制在油气层内,研究了岩石物质特性、施工参数、地层应力差和裂缝上下末端阻抗值对缝高的影响,并分析了人工隔层控制缝高基本原理和对转向剂性能要求、压裂工艺与应用范围,同时也提出了控制缝高技术的研究内容与发展趋势。     

转向剂形成水力压裂人工隔层的机理分析

以下沉式转向剂为例，借鉴端部脱砂压裂技术的相关原理，对水力裂缝上下尖端充填转向剂以形成人工隔层、控制裂缝垂向扩展的机理进行了阐述，包括形成人工隔层的过程描述和机理分析。介绍了基本假设，探讨了裂缝中转向剂的输送规律、转向剂充填形成有效人工应力遮挡的临界条件，可为人工隔层控制缝高技术的现场施工提供理论指导。     

夏9井区缝高控制压裂技术研究

新疆油田夏9井区A油层开发中遇到的最大问题是油层上部隔层薄,裂缝缝高难以控制,严重影响压后效果。在水力压裂缝高延伸影响因素分析基础上,采用上浮剂形成人工遮挡层阻止裂缝向上延伸,同时优化射孔和压裂施工参数,形成了夏9井区控缝高压裂配套技术。13口井现场应用表明,该技术能够有效控制缝高延伸,提高压裂效果。     

裂缝高度延伸诊断与控制技术

缝高控制是压裂酸化改造成功的关键因素之一,而缝高控制又与裂缝高度延伸诊断密切相关,影响裂缝高度延伸的因素主要归结为可控和不可控因素两类,从地层应力、岩石物性和施工参数等方面对裂缝高度延伸的主要影响因素进行分析,提出了根据裂缝延伸k判据、裂缝净压力与储层应力差的比值、裂缝净压力双对数曲线形态等三种裂缝高度延伸诊断方法.结合压裂酸化工艺特点,从降低地层破裂压力、人工隔层控缝高、降滤失控缝高、工作液体系控制、平衡酸压工艺、完井方案优化、施工压力监控等方面讨论了压裂酸化过程中的各种裂缝高度控制技术.     

绒囊暂堵转向压裂裂缝转向能力及其力学机理分析

现场已用绒囊转向剂实施造缝转向,其转向力学机理尚未研究。室内利用7枚?25 mm致密砂岩天然岩心人工造缝模拟压裂后初始裂缝,选择其中3枚注入绒囊转向剂实施封堵,利用三轴试验机测量7枚岩心径向应力-应变曲线,计算绒囊转向剂封堵后岩心水平应力差值5.33MPa,相对未封堵岩心水平应力差值8.57 MPa下降37.81%。绒囊转向剂封堵后岩心脆性系数0.45降至0.16,下降64.44%。实验表明,利用绒囊转向剂封堵裂缝可提高岩石整体强度,降低岩石水平应力差,为重复压裂后新缝转向提供力学环境。室内以300 mm×300 mm×300 mm大尺寸岩心模拟地层,在真三轴压裂模拟系统中利用胍胶压裂形成初始裂缝后,注入绒囊转向剂实施暂堵,再注入胍胶模拟二次压裂。测试二次压裂破裂压力相对初次压裂升高约10 MPa,剖开岩心定性观察暂堵后二次压裂岩心中新缝与初始裂缝方向差异明显,未封堵岩心中新缝与初始裂缝方向重合。研究认为,绒囊转向剂通过提高含裂缝岩石破裂压力,降低地层水平应力差值,增大新缝起裂角度,促使裂缝转向。     

迫使碳酸盐岩油气藏裂缝向下延伸的酸压技术

碳酸盐岩油气藏非均质性强,受钻井工艺和地质条件的限制,井眼距下部储集体较远时,常规酸压工艺难以沟通下方的储集体。从人工隔层控制裂缝延伸方向机理出发,提出上浮转向剂形成人工高阻隔层迫使酸压裂缝在纵向上向下延伸的思路,研发了一种超低密度耐高温高承压的特殊上浮转向剂TBA,其密度为0.37 g/cm3,承压140 MPa,260 ℃高温下稳定,并对上浮转向剂TBA进行了上浮规律研究,使用数模的方法对上浮转向剂TBA的上浮时间、用量进行优化,获取了有效迫使裂缝向下定向酸压控制参数,使裂缝尽可能向下延伸沟通储集体。该技术已在塔里木盆地碳酸盐岩油气藏进行了4口井酸压试验,取得了很好的效果。     

压裂裂缝垂向延伸的人工控制技术

本文较为详细地分析了垂直裂缝高度人工控制技术机理,在此基础上提出在压裂裂缝形成初期,填加低密度上浮剂或高密度下沉刻,从而增大裂缝垂向末梢的阻抗值和假滑动效应,形成人工遮挡层,限制裂缝垂向上的过度延伸,防止压穿上下水层,提高压裂液效率、裂缝效率及压裂的有效性,降低压裂成本,增加油井产量。通过实例计算分析,说明本文所用方法在垂向裂缝的人工控制上是可行的。     

致密储层缝内暂堵转向压裂工艺技术

随着油气田勘探开发的不断深入,非常规致密油气藏已经成为油田增储上产的主要研究对象,该类型储层渗透率低(＜0.1×10?3 μm2)、两向应力差值大(＞10 MPa),单纯依靠大排量、大液量改造以形成缝网的难度较大,需通过缝内暂堵转向压裂技术进一步增大净压力,提高裂缝复杂程度。暂堵剂类型的优选和用量设计是决定复杂缝网形成的关键,进而影响压裂井的改造效果。优选水基温控溶解型暂堵剂,综合考虑了暂堵剂封堵厚度、动态裂缝高度、微裂缝条数及宽度等参数,形成了暂堵剂用量设计方法。现场共计应用了11口井37层,其中28层投放暂堵剂后等排量下压力上涨0.5~7.0 MPa,有效率达到75.7%,实现了缝内暂堵转向造缝网的目的,为后期致密储层改造提供了理论依据,实现了致密油气藏的有效动用。     

塔河油田胶束软隔挡控缝高酸压方法研究

塔河油田奥陶系碳酸盐岩油藏部分区块底水发育,储层垂向应力差小且高角度裂缝发育,酸压过程中缝高易失控沟通水层。随着酸压避水高度逐年减小,控缝高酸压难度增大,因此有必要开展控缝高酸压方法研究,以控制裂缝高延伸、提升底水型储层改造效果。通过揭示人工隔层控制裂缝高度延伸本质,分析胶束软隔挡控缝机理,提出了胶束软隔挡控缝高方法,实验结果表明:黏弹性胶束隔挡材料质量分数为5%时,120 ℃下胶束溶液剪切黏度保持在430 mPa · s以上,有利于增大裂缝垂向应力差;黏弹性胶束隔挡材料隔挡强度达到12.2 MPa,对于塔河油田碳酸盐岩垂向应力差小(≤2 MPa)地层,可形成较强的柔性隔挡层,控制裂缝垂向延伸;结合塔河油田酸压工艺特点,在注酸液过程中,胶束液对近井筒裂缝实现隔挡屏蔽,酸液继续指进,在裂缝深部随着酸液的冲刷以及裂缝的延伸,隔挡材料质量浓度减小,酸液对裂缝酸蚀作用变强,实现在近井筒阻缓裂缝高度过度延伸、深部形成强刻蚀高导流裂缝通道。     

一种确定控制缝高的人工隔层剂最优用量方法

针对油(气)水互层压裂改造,当油气层距离水层较近时,为了防止压裂沟通水层导致改造失败,研发了人工隔层控制裂缝延伸的工艺技术。该工艺的核心技术之一是确定人工隔层剂的用量。从线弹性断裂力学理论出发,推导出人工隔层剂的理论模型,使用拟牛顿算法并通过编制程序确定了人工隔层剂的最优用量。应用实例表明,施工过程转向压力明显,且压后井温测井表明施工时未沟通到含水层,结合压后日产油83m3且不含水,说明该人工隔层优化设计方法实用可靠。     

强变形暂堵转向压裂技术研究及应用

南堡x号构造火山碎屑岩天然裂缝发育,有利于复杂裂缝构建和提高体积压裂效果。针对暂堵转向压裂中暂堵不明显,有效性低的问题,优化暂堵材料,引入有机硅单体,胶束聚合了一种强变形凝胶,通过剪切、造粒、烘干和粉碎后得到不同粒径强变形可膨胀缝口（缝内）暂堵剂,并通过缩合反应,粉末型缝内暂堵剂在高温下自动固化成滤饼,提高缝内暂堵的可行性。通过室内实验优化得到簇间暂堵剂配比:变形粒子（5～6 mm）∶纤维∶粉末（100～200目）=5∶1∶1,最高突破压力为56.3 MPa,变形粒子具有可吸水膨胀和强弹性的优良特征,从而大幅提高应力转向的可能性;缝内暂堵剂为微米级的粉末,最高封堵强度达54 MPa。该体系成功试验于火山岩油气藏,不采用专用车组,未影响泵效和出现卡泵现象,现场顺利泵送,施工成功率达100%。试验井簇间暂堵升压明显,平均提高4～16 MPa,缝内暂堵平均升压2～4 MPa,通过压裂施工曲线和微地震监测表明暂堵转向有效性高。      

顺北油田上浮剂封堵及泵注参数实验研究

塔里木盆地顺北油田碳酸盐岩储层埋藏深、温度高且厚度大,采用常规酸压工艺难以实现有效纵向改造及安全高效开发,为此提出了上浮剂隔挡控缝高酸压工艺。基于现场地质参数及酸压施工要求,优选了漂珠作为目标工艺的上浮剂;利用上浮剂隔板性能评价装置,明确了颗粒组合和最优质量比;基于大型可视化平行板颗粒运移铺置模拟装置,优化了相应的泵注参数。结果表明:优选堆积密度为0.4~0.8 g/cm^3的漂珠作为耐高温上浮剂,颗粒(20~40,100~120,180~200目)的最优质量比为1.0∶2.0∶5.2,封堵厚度15.9 cm,可以满足10 MPa的最高暂堵压力要求。采用低黏度滑溜水压裂液时,建议以0.350~0.625 m/s的线性流速泵注上浮剂,质量分数应控制在5%左右,注入后仅需停泵1次,各级颗粒混合注入即可。研究成果为顺北油田及相关缝高控制改造工艺的有效实施提供了技术支撑。     

双河油田高含水开发后期薄互层控水压裂技术研究

双河油田经过40年的开发,目前处于特高含水开发期,挖潜对象已由初期的大厚层转向中低渗透薄互层,而压裂措施是这类低品位油藏挖潜的最有效手段。常规的压裂技术难以实现对人工裂缝的控制以及压裂后控制含水等问题。因此,本文在研究地质和工程参数对人工裂缝缝高影响的基础上,制定应力差与隔层厚度界限图版,为薄互层压裂选井选层提供科学依据,同时评价出具有较好控水作用的透油阻水支撑剂与压裂堵水剂。现场应用结果表明,透油阻水支撑剂与压裂堵水剂的复合应用发挥了比较明显的协同效应及控水增油效果,拓宽了高含水油田压裂改造技术应用范围,具有良好的推广应用前景。