大牛地气田水平井分段压裂技术研究与应用

针对大牛地气田水平井增产的需要, 通过建立气藏水平井分段压裂产能模型, 优化了致密气藏水平井分段压裂裂缝参数; 研究了套管井机械封隔分段压裂工艺、 裸眼井水力喷射定点分段压裂工艺、 裸眼封隔器分段压裂与完井一体化工艺, 形成了适合大牛地气田水平井分段压裂的关键技术; 现场试验表明, 分段压裂配套技术较好地实现了水平井增产稳产, 为水平井在大牛地气田的工业化应用提供了支撑。     

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。     

页岩气分段压裂水平井非稳态渗流模型

有关应力敏感页岩气藏分段压裂水平井渗流的解析模型很少,在考虑页岩气吸附解吸附、基质内非稳态扩散及应力敏感的前提下,应用拉式变换、摄动变换、镜像原理以及叠加原理等方法,建立了页岩气分段压裂水平井半解析模型。模型计算结果表明,页岩气分段压裂水平井可分为6个渗流阶段,即线性流、第一径向流、双径向流、天然裂缝系统径向流、窜流阶段和整个系统径向流动。应力敏感主要影响后5个流动阶段,考虑应力敏感的无因次井底压降是不考虑应力敏感的几倍之多,且开发后期无因次压降导数曲线往往上翘,表现出封闭边界影响的特征。如果计算分析时不考虑应力敏感的影响,计算结果会产生较大的误差,且会得出错误的试井解释。所建的半解析模型为快速预测页岩气分段压裂水平井的产能、认识压裂水平井渗流规律和评价分析压裂效果,提供了一种非常有用的方法。     

裸眼水平井分段压裂概念及优化设计方法

首次采用国产裸眼水平井分段压裂工具对"低渗、低压、低丰度"的三低苏里格气田SU-H1井进行了分10段的大规模压裂作业,压后气井产量20×104m3/d,无阻流量316.2×104m3/d,完全实现了国产工具多级分段压裂的整体配套技术。考虑裸眼井壁应力集中及周向应力变化的基础上提出双向起裂的裸眼水平井压裂概念,以双向改造理论为基础并结合地应力方向提出单、双封组合卡层分段的理念,考虑渗透率对裂缝泄流控制半径的基础上提出不同储层的压裂段数优化数量,考虑裂缝参数的基础上提出单段加砂量和总砂量优化的压裂气井产能设计方法,最终提出以产量20×104m3/d为目标的不同渗流率储层的优化设计方法。实例证明国产裸眼分段压裂工具性能可靠、文中建立的分段压裂理论正确、形成的优化设计方法有效。     

BARE-HOLE STAGED FRACTURING TECHNOLOGY OF SIDE-TRACKED HORIZONTAL WELL IN NEUTRAL VOLCANIC ROCK

徐深气田中基性火山岩储层自然产能低,需要改造才能获得可观的工业气流,但多数井压裂后增产效果不够理想.针对中基性火山岩储层的特点和水平井裸眼分段压裂施工的技术难点,以SSA井为例,进行套管开窗控压水平侧钻,采用裸眼分段压裂优化设计方法、测试压裂诊断技术和人工裂缝延伸控制技术压裂施工,探索出一套低产老井增产改造的新工艺.与套管固井、压裂完井相比,裸眼压裂完井具有一定优势,适合当前深层火山岩水平井完井和压裂的需求.     

致密气藏分段压裂水平井产能评价新思路

由于储层物性、投产方式与渗流机理的差异,致密气藏与常规气藏的水平井产能评价存在很大差异,常规气藏水平井产能模型在致密气藏中存在诸多局限性。根据作者对国内外致密气藏分段压裂水平井开发效果的研究,从致密气藏水平井分段压裂的实际出发,提出了压裂水平井产能评价的新思路,即以单压裂段为单元,采用单压裂段压降叠加分析方法和单压裂段产量递减分析方法,合理评价单压裂段产能、最优压裂段数和对应的水平井或气藏产能。通过国内外的两个实例的应用与分析结果证明,该套思路和方法对于致密气藏分段压裂水平井产能评价具有很强的适用性和可操作性。     

三重介质页岩气藏分段压裂水平井产能预测模型

基于传统的三重介质模型,建立了考虑基质向人工裂缝窜流和未压裂区产能贡献的裂缝性页岩气藏分段压裂水平井的三重介质产能预测模型,并得到了Laplace空间下的解析解,采用Stefest数值反演绘制了无因次产量随时间变化的双对数产量典型曲线,划分出8个流动阶段,最后对影响裂缝性页岩气藏分段压裂水平井产量典型曲线的主要因素进行了分析。分析结果表明:储容比对产量典型曲线影响较小;3个窜流系数对产量典型曲线的不同阶段有着明显不同的影响;人工裂缝半长和气藏宽度对产量典型曲线中期和后期有着较大的影响;敏感性分析也证实了基质向人工裂缝窜流和未压裂区产能贡献的必要性。研究结果为裂缝性页岩气开发动态预测提供了理论方法,对页岩气开发的产能预测和动态分析具有一定的指导意义。     

大庆油田水平井多段压裂技术

水平井多段压裂技术包括套管分流压裂和双封隔器单卡压裂两种方法。介绍了两种方法的工艺原理、设计原则、工具系统的考虑因囊等,并对3口升的应用效果进行了分析。试验证明会管分流压裂施工安全,可大排量高砂比施工地产效果明显,是水平井压裂的首选方法。该技术的特点是在制定完并方案的同时确定出压裂方案,它要求在校长的井段内一次安全完成多个层段压裂施工。双封隔器单卡压裂做为一种储备技术,主要用于开来后期的挖潜。     

水平井连续油管射孔分段压裂工艺

为提高梁8块低渗透储层的开发效果,在该区块沙四段部署了水平井梁8-平1井,对梁8-平1井进行井身轨迹和完井结构优化,应用了连续油管喷砂射孔及环空分段压裂工艺,提高了油藏的泄油面积.实施情况和应用效果表明,该井采用连续油管喷砂射孔、环空分段压裂工艺投产后,产能达到周围油井的5倍,井组控制储量得到有效开发,效果良好.连续油管喷砂射孔、分段压裂工艺实用性强,具有较好的应用前景.     

分段压裂水平井吞吐补充能量方式优化

Q7断块E1f2油藏储层物性差,为典型的特低渗透薄互层油藏,采用长水平段水平井通过大型分段压裂获得产能。由于无法通过注水补充能量,Q7P1井分段压裂投产后,产量呈指数递减,后因严重供液不足而停采,因此有必要研究通过吞吐等方式补充能量恢复产能。在模型建立、相态拟合和历史拟合的基础上,应用油藏数值模拟技术优化不同吞吐方式吞吐参数,结合技术预测指标和经济预测指标对比优选吞吐方式,开展CO_2吞吐矿场试验,取得了较好的增产效果。     

压裂水平井增产因素分析与裂缝参数优化

压裂水平井是提高低渗透油气藏单井产能的重要方法,而裂缝半长、裂缝条数、裂缝与水平井筒的夹角等裂缝参数影响压裂水平井的产能.围绕压裂水平井的压力场分布特征、裂缝间干扰特征,分析了影响压裂水平井产能的增产动力因素和增产阻力因素,提出了压裂水平井裂缝参数的优化次序和优化原则.在此基础上,以产能为目标对压裂水平井的裂缝半长、裂缝条数、裂缝与水平井筒的夹角进行了优化研究.结果表明:在进行油气藏储层改造的过程中,应尽可能选择较大的压裂规模;裂缝半长较小时应采用5-6条裂缝进行生产,裂缝半长较大时应采用3-4条裂缝进行生产;选择水平井的方向应充分考虑主应力方向,尽可能保证裂缝与水平井筒的夹角不小于75 °;还应充分考虑裂缝分布的影响,“哑铃形”裂缝分布优于“纺锤形”裂缝分布.     

水平井有杆泵诊断模型

本文给出了考虑杆柱、液柱、管柱组成的有杆泵系统的泵况诊断数学模型。该模型由描述系统振动的双曲型偏微分方程组及相应的边界条件和周期性条件组成。对于所给的双曲型方程组,经特征变换变成了便于作数值计算的形式。由于考虑了带有曲线井轴的情况,该模型适用于水平井的情况,并以直井、斜井、定向井为特殊情况。编制了应用软件,对四口井地面示功图计算了泵功图,并对泵故障进行了诊断,诊断结果与检泵作业结果一致。     

水平井分段压裂工艺技术现状及展望

水平井目前已成为提高油田勘探开发综合效益的重要途径，其技术已在中国石油塔里木、辽河、冀东、大庆、新疆、吉林等13个油田得到了广泛的应用。对于钻遇在低渗透油气藏的水平井和产量达不到经济开发要求的其他水平井，必然要面临增产改造的问题。水平井水平段压裂与直井压裂改造的工作重点有所不同，为此，就国内外化学隔离分段压裂、机械封隔分段压裂、限流分段压裂、水力喷射分段压裂等水平井分段压裂改造工艺技术进行了论述，展望了水平井分段压裂改造技术的发展趋势，以期为国内水平井分段压裂改造技术攻关方向提供参考。     

水平井压裂施工中温度场的计算方法

本文就水平井压裂施工中,井筒内温度场分布,提出了一种计算方法。水平井的温度场计算可分为3部分:1.直井段;2,造斜段;3.水平段。对直井筒前人已有详细的解法。文中仅对造斜段与水平段的计算方法进行了讨论。该方法首先是对这斜段井筒进行有限无分割,对水平段则改变其边界条件,然后列出热传导方程,求解方程可得到任意时刻、任意位置井简内的温度场分布,并给出了计算实例。     

塞平一井分段试油压裂工艺技术研究

长庆石油勘探局在安塞油田塞平一井分段试油压裂工艺技术研究中,自行设计研制了水平井自定位定向射初装置,进行了裂缝数目和工艺参数优选,并研制了液体胶塞技术,成功地实现了井筒隔离,保证了该井分4段射孔、试油压裂施工的顺利进行,取得了明显的增产效果。此项技术研究和实践的成功,填补了我国水平井分段试油压裂工艺技术的空白,为特低渗透油层水平井的开发提供了宝贵的经验。     

STUDY ON STAGED TESTING AND FRACTURING TECHNOLOGY OF SAIPING-1 WELL

长庆石油勘探局在安塞油田塞平一井分段试油压裂工艺技术研究中，自行设计研制了水平井自定位定向射初装置，进行了裂缝数目和工艺参数优选，并研制了液体胶塞技术，成功地实现了井筒隔离，保证了该井分4段射孔、试油压裂施工的顺利进行，取得了明显的增产效果。此项技术研究和实践的成功，填补了我国水平井分段试油压裂工艺技术的空白，为特低渗透油层水平井的开发提供了宝贵的经验。     

大庆油田低渗透水平井压裂改造技术新发展

大庆外围油田储层渗透率低、丰度低、厚度小、直井开发效益低或无效益,采用水平井开发必须压裂才能达到产能要求.而水平井分段压裂是一项世界级难题,主要技术难点是:井眼轨迹复杂,管柱起下困难,砂卡几率大,施工风险高;水平段长、层段多,非均质严重,裂缝起裂、延伸复杂,现场控制难度大.通过研究攻关,形成了以双封单卡分段压裂工艺为主,机械桥塞、液体胶塞和(段内)限流压裂工艺为辅的水平井压裂技术系列及优化设计、现场诊断及控制方法,可满足葡萄花储层水平井压裂的需要.到2008年底,水平井压裂技术现场应用108口,其中双封单卡75口井357层,工艺成功率97.3%,方案符合率92.3%.压裂水平井单井投产初期产油12.8 t/d,目前7.0 t/d,是周围直井的3.7～5.7倍,现场应用见到较好效果.     

水平井多级多缝加砂压裂技术研究与应用

川西低渗透气藏存在异常高压、储层品质差、气井控制半径小、产量递减快、气藏整体采收率低等问题,难动用储量占有较大的比例.直井开发效益差,无法实现效益开发.水平井分段压裂开发是低渗透气藏实现提高单井产能的重要手段.文章在水平井分段压裂适应性分析及人工裂缝参数优化的基础上,针对川西低渗透气藏工程地质特征,通过对工具改进和工艺的优化,创造性的将常规水平井分段压裂与限流压裂技术相结合,形成水平井多级多缝加砂压裂工艺.XS21-4H和XS21-11H井等14口井的现场试验对比结果分析表明,多级多缝压裂工艺在节约施工成本的同时,大大提高了加砂压裂改造效果,单井最高增产倍比达到6.7倍,经济效益显著,具有较好的现场推广价值.     

多阶梯水平气井渗流与井筒管流耦合模型

考虑阶梯水平井穿越3个独立气层的情况,根据质量守恒原理和动量定理,结合实际气体的状态方程,利用采气指数的概念,建立了裸眼完井方式下多阶梯水平气井渗流与井筒变质量管流耦合的数学模型并编制了相应的计算程序进行求解.利用该模型,可以求解阶梯水平气井井筒沿程压力分布及产量分布,为阶梯水平气井的生产系统分析提供了理论依据.模拟计算表明,阶梯水平井在钻遇多个气层时,先钻遇物性最好的储层所得到的径向产量高于先钻遇物性最差的储层.     

水平井完井管柱摩阻计算模型与仿真器

根据现场完井工艺和完井管柱受力情况,本文导出了一种简易实用的完井管柱上提、下放的载荷计算模型。进一步提出开发仿真器的基本思路和数值计算处理办法。实例计算表明,理论计算结果与现场实测结果基本相符,从而验证了计算模型的准确性。此项研究用于现场预测水平井完井管柱摩阻具有重要的实用价值。