低渗透气井重复压裂工艺技术研究与应用

在低渗透气井中,一些井压裂后产量下降明显,为提高气井的生产效果,研究了低渗透气井的重复压裂问题。通过对重复压裂造缝机理的研究,分析出气井初次裂缝、储层孔隙压力等因素对储层应力场的影响,以及重复压裂裂缝重定向的可能性。同时对初次压裂失效的原因进行分析后,对气井重复压裂的压裂液、支撑剂进行了优选,对重复压裂气井的裂缝半长和施工参数进行了优化,从而完善了对气井重复压裂的优化设计。低渗透气井重复压裂工艺技术的发展,将丰富低渗透气藏储层改造的手段,提高低渗透气藏储量的动用程度。     

油井重复压裂工艺技术研究

重复压裂工艺技术是低渗透油田增加单井产量,确保油田稳产,提高经济效益的关键手段。文中对长庆低渗透油田的产量递减因素进行了详细的分析,认为地层压力下降会引起孔隙度下降,含水饱和度上升。并结合近几年重复压裂工艺的现场实践,提出了重复压裂井的选井条件;（１）初次压裂规模小的井;（２）初次压裂失败的井;（３）初次压裂产生了伤害的井;（４）初次压裂工艺落后的井,如裂缝导流能力低;（５）地层压力保持在原始压力     

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。     

重复压裂裂缝转向的ANSYS有限元模拟

运用ANSYS10．0软件对重复压裂的应力场进行了模拟计算,结果表明初次人工裂缝的存在,引起近井眼处应力极大值与极小值发生转向,重复压裂将产生垂直于初次裂缝方向上的新裂缝。根据断裂力学应力强度因子准则对重复压裂新裂缝的转向过程进行了有限元模拟,绘出了新裂缝转向的轨迹;重复压裂新裂缝开始垂直于初次人工裂缝,在延伸过程中进行不断地转向,最终基本和水平最大主应力方向平行。     

重复压裂前的地应力场分析

重复压裂是低渗透油藏增产稳产的重要措施之一,井眼周围和初次压裂裂缝附近的应力场分布对重复压裂裂缝的起裂和延伸有重要的影响。运用弹性力学和流固耦合理论,建立了原始地应力作用下的垂直井围岩应力、初次压裂裂缝诱导应力和孔隙压力诱导应力计算模型,实现了对重复压裂前井眼和裂缝附近地应力的定量研究;通过计算,得出了应力场和孔隙压力随空间和时间的变化特征。研究认为:孔隙压力变化和初次压裂裂缝在2个水平主应力方向产生的诱导应力,将改变初次压裂后井周的应力分布,并可能引起2个水平主应力的重定向;2个水平主应力的初始差值是决定应力是否发生重定向以及应力反转发生时间的关键因素。     

裂缝转向压裂工艺技术在新疆油田的应用

为了提高老井重复压裂效果，在新疆油田油井重复压裂时采用了裂缝转向压裂工艺技术，使重复压裂产生的新裂缝沿与前次人工裂缝不同的方向起裂和延伸，更大限度沟通、改造、动用剩余油富集区和动用程度低甚至未动用的储层。2006年在室内对暂堵剂进行了室内评价实验，同年在新疆油田利用该技术在现场试验、应用13井次，取得了良好的增产效果。试验中对初期实施的井进行了裂缝监测，证实了新裂缝的产生。人工暂堵转向压裂工艺为低渗透油气田开发后期的增产挖潜提供了新手段。     

长庆低渗透油田重复压裂技术研究

从理论研究了低渗透油藏重复压裂的造缝机理,通过模拟实验分析了长庆低渗透油藏重复压裂的造缝现象,研究结果表明：产层经初次水力压裂后,近缝地层孔隙压力变化和支撑裂缝产生的诱导应力场将改变原始地应力场,从而导致重复压裂改向;重复压裂裂缝的启裂会改向,但其延伸扩展方向依然取决于地应力状态。通过重复压裂的理论计算及模拟试验,可为合理改造低渗油藏提供科学依据。     

重复压裂裂缝周围应力场计算新方法

重复压裂技术是低渗透油田增产增效的主要措施,造裂缝有利于打开储层的油气通道,新裂缝的延伸轨迹一直是压裂设计的核心问题并具有很大难度。从力学角度分析,裂缝的延伸主要受周围应力的控制,为此,考虑初次人工裂缝内流体的可压缩性,引入流体压缩因子,建立了初次人工裂缝诱导应力场模型;根据势的叠加原理,建立了重复压裂井周围孔隙压力模型,根据W right的多孔弹性理论,计算了孔隙压力诱导应力场;考虑温度的影响,建立温度诱导应力场模型,根据线性叠加原理计算重复压裂前总应力场,给出裂缝转向的力学条件。计算了受3口水井影响的1口油井周围应力,其理论计算结果与现场实测结果吻合较好。     

榆树林油田扶余油层重复压裂裂缝转向研究

确定裂缝是否转向及其主要影响因素是目前榆树林油田重复压裂问题之一。通过Fracpro PT软件拟合分析了现场压裂数据,施工过程净压力7.8~17.0 MPa,目前最大最小主应力差为9.6~20.6 MPa,平均14.4MPa;采用重复压裂应力分析软件计算了油水井在不同生产压差和裂缝缝长与缝宽条件下生产时不同位置处的最大最小应力差的演变,5 mm缝宽比1.6 mm缝宽最大最小应力差小1.0 MPa;120 m缝长比60 m缝长最大与最小应力差小0.5 MPa;22 MPa比17 MPa的油水井生产压差的最大最小应力差小2.0 MPa。初始最大最小主应力差16MPa对该油田部分井重复压裂实现裂缝转向具有较大难度,不易形成新缝;目前最大最小应力差小、初次压裂形成宽和长的裂缝、压后油水井生产压差较大及重复压裂过程中净压力较高的井层有利于重复压裂时发生裂缝的重定向而产生新裂缝。     

大庆油田水平缝重复压裂改造技术

针对大庆油田长垣人工裂缝为水平缝的重复压裂井,以葡萄花油田为研究对象,初步界定了重复压裂选井选层工艺方法;应用试井分析和流动指数方法判断重复压裂时机;经过研究找出了重复压裂井裂缝失效的主要原因。根据裂缝失效的原因,确定了增大施工规模、酸洗裂缝以及多裂缝、开新缝压裂等项改造措施。结合理论研究在葡萄花油田现场试验,取得较好效果。     

低渗透油田暂堵重复压裂堵剂用量优化与现场试验

暂堵重复压裂是开启天然微裂缝、提高侧向剩余油动用程度的重要手段之一。由于目前施工过程中对堵剂用量没有具体优化,多凭经验确定,往往造成暂堵升压幅度小。为了提高鄂尔多斯盆地暂堵重复压裂的可控性,针对低渗透油田天然微裂缝发育、2向水平主应力差较小的特点,在分析暂堵压裂过程中存在的突出问题后进行了暂堵剂的筛选,以减少堵剂残留给储层渗透率带来的伤害;依据巴布库克关于支撑剂在裂缝中的沉降规律,模拟暂堵重复压裂过程中人工裂缝内的暂堵压差,实现升压造侧向缝,并重新认识了暂堵压裂成败的关键影响因素和影响规律;利用三维压裂软件求取缝高、缝宽等关键参数,优化了暂堵剂的实际用量,现场试验中暂堵升压明显。该方法进一步完善了低渗透油田裂缝暂堵压裂优化设计方法,对现场施工具有一定的指导作用。     

马西深层低渗透油藏人工裂缝及重复压裂设计研究

根据现有资料选择岩心观察、常规测井、微地震波测试、油藏数值模拟等方法对马西深层低渗透致密砂岩油层裂缝体系及其分布特点进行了研究,提出了深层低渗透砂岩油藏在注水开发过程中应遵循的原则.同时对马西深层油藏49口井、103井次的压裂作业效果进行了分析,对低渗透油藏开发后期重复压裂井的选井、选层条件以及影响因素进行了研究,对合理、高效地开发低渗透油藏具有一定的借鉴和指导意义.     

低渗透油田重复压裂裂缝形态规律研究

油井重复压裂是目前老油田提高单井产量的主要措施之一。为了提高重复压裂的针对性和措施效果,有必要对重复压裂裂缝形态进行研究。文中以长庆油田某低渗透油藏为例,选取典型的菱形反九点井网为分析单元,采用数值模拟方法,研究了考虑注采和一次裂缝影响条件下不同位置的储层应力变化规律和油井重复压裂裂缝形态。结果表明,不同注采比条件下．储层应力总的变化规律是随着注采时间的延长,储层应力变化幅度呈增大趋势;同一注采比条件下,应力改变随时问而变化．总的规律是应力的改变先增大后减小：应力改变最大的时间出现在20～30个月,因而是最佳的重复压裂时机;井网不同位置的油井水力裂缝的转向半径不同．中心井和角井的规律接近．而中间井的规律差别较大,总体上中间井的水力裂缝转向半径小于中心井和角井。     

缝内转向压裂技术在靖安油田的应用

阐述了转向压裂技术原理,介绍了转向剂的性能,分析了重复压裂转向理论,得出了自然转向和诱导转向的应力差值;在转向压裂工艺优化的基础上,开展了8口井现场试验,取得了很好的应用效果;提出了转向压裂技术是靖安油田低渗透油藏高含水期一种新的重复压裂工艺技术。     

超低渗储层混合水体积压裂重复改造技术研究与现场试验

以华庆油田为代表的超低渗透油藏定向井单井产量低,日产量小于1.0t的低产低效井占56.2%。常规重复压裂压裂后的油井增产效果不理想,具体表现在压裂后增产幅度小、产量递减速度快、有效期短。针对长庆油田华庆区块超低渗透储层油井的重复改造,将混合水体积压裂技术应用于老井重复压裂中,形成了老井混合水体积压裂配套工艺技术,并在考虑井网和注水条件下,进行体积压裂理论与多级暂堵多缝压裂理论的结合研究。室内工艺优化结果和9口井的现场试验表明,措施后油井的平均单井日增油量2.81t。截至目前,平均单井有效生产天数达252天,增产效果显著。该技术的成功实施运用,为超低渗透油藏重复压裂效果的提高提供了有力的依据。     

低渗透重复压裂井选层研究

低渗透层具有储层埋藏深、单层厚度薄、物性差、自然产能低的地质特点,大多需压裂改造才能获得工业油流。目前压裂成功率为70%~80%。随着低渗透油层的压裂改造工艺不断发展,改造规模及工艺成功率不断提高。重复压裂对挖掘其余20%~30%有一定有效厚度油层的潜力变得越来越重要。一些以往压裂效果不理想的层段有必要进行再次压裂。但是重复压裂成本也不低,选层很重要。利用以往压裂井产能预测-评价、试井资料诊断、压裂技术水平评估进行重复压裂井选层。经过实际验证,方法可行。     

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重复压裂技术是提高低产压裂井产量的有效途径之一。重复压裂新裂缝的重新定向，有利于在油气层中打开新的油气流通道，更大范围地沟通老裂缝未动用的油气层，大幅度地增加油气产量，进一步提高油气藏的开发效果，因此，重复压裂新裂缝的重新定向分析是具有相当难度和应用价值的核心问题，也是制约重复压裂优化设计的关键。文章系统地研究了重复压裂井中的应力大小和方向的变化，并在此基础上探讨了新缝重定向、重压造新缝机理、重复压裂的最佳时机、新缝延伸规律和缝长特征等问题。现场实践证明，该研究成果具有较强的理论依据和实用价值，为低渗透油气田后期开发的增产稳产提供了重要的技术措施。     

注采井网条件下水平井体积压裂重复改造优化设计

鄂尔多斯盆地超低渗透油藏具有低渗、低压、低丰度的特征,采用"五点水平井注采井网+分段压裂"开发,有效提高了初期单井产量。然而,受裂缝间距大、改造规模小、水平段中部能量补充困难及裂缝长期导流能力下降快等因素影响,水平井长期生产产量递减较大。基于典型水平井生产拟合数值模型的压力场和剩余油饱和度场分布,定义了储层改造体积指数、油藏接触面积指数、缝网导流能力指数及地层压力保持指数,并以此表征裂缝网络模型的增产指标。采用新型NF裂缝网络模型,系统对比评价了各指标的增产潜力及其与产量的敏感程度,最终提出了水平井"SRV+Ct+Cd+ps"的体积压裂重复改造优化设计方法。该方法在某区长6超低渗透油藏现场应用后取得较好的增产效果,4口试验井与常规重复压裂相比,单井产量提高50%~70%。     

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。