页岩气井套变段体积压裂技术应用及优选

套管变形会导致套变段以下无法应用泵送桥塞进行分段压裂,严重影响页岩气水平井的分段体积压裂改造效果。鉴于此,分析了3种页岩气水平井分段压裂改造工艺(暂堵转向、机械封隔和水力喷射)的适用性和优缺点,概述了3种套变段压裂技术(可降解暂堵球、缝内填砂和复合暂堵多级转向)在四川盆地长宁-威远区块的应用情况,进而优选出套变段分段体积压裂技术。研究结果表明:对轻度和中等变形的套变影响段采用缝内填砂或暂堵球技术分段,分段可靠性相对较好;对复杂和长度较长的套变影响段采用复合暂堵分级转向压裂工艺,施工风险较低。     

致密油水平井油管填砂分段压裂技术研究与应用

现有的针对油水平井压裂改造的工艺中,带底封水力喷射分段压裂需更换管柱,容易发生卡钻等事故。水力泵送桥塞分段压裂工艺压后需钻磨桥塞。裸眼封隔器完井投球分段压裂一旦出现砂堵,处理难度较大。为满足致密油水平井体积压裂的需要,通过对每一段进行精确控制的填砂封隔,实现油水平井油管填砂分段压裂,避免常规水平井压后卡钻、钻磨等问题,提高了分段压裂改造成功率和施工效率,为致密油藏增产改造提供了一套新的技术方法。     

页岩油水平井压裂后变形套管液压整形技术

页岩油藏需要大规模体积压裂后才能获得工业油流，但大液量、大排量的体积压裂易导致套管变形、缩径，套变段以下井段无法下入压裂工具和投产工具，而常规液压整形技术存在修复能力差、滚珠易落井和有效期短等不足，难以满足工艺要求。为解决该问题，设计加工了扩张式胀管器等系列液压胀套工具，经过室内试验，完善了胀套工艺，形成了页岩油水平井压裂后变形套管液压整形技术。沧东凹陷页岩油水平井现场试验表明，该技术有效期长，可以解决页岩油开发中的套管变形问题，满足投产时连续管钻除多级压裂桥塞（扫塞）恢复底层井段能量的需要。     

缝内填砂暂堵分段体积压裂技术在页岩气水平井中的应用

针对四川盆地页岩气水平井在压裂过程中因受到复杂因素导致套管变形、无法应用电缆传输射孔桥塞联作工艺的情况,采用了缝内填砂暂堵分段体积压裂新工艺。采用理论分析的方法并结合技术实践经验,建立了连续油管多簇喷砂射孔参数和缝内填砂暂堵参数优化设计方法,解决了页岩气套管变形水平井ZJ-1井大规模分段压裂的技术难题。现场施工论证和应用效果表明:①页岩气水平井连续油管多簇喷砂射孔缝内填砂暂堵分段压裂技术,可以对储层水平井段进行选择性分段压裂;②可在不使用机械封隔的条件下实现大规模分段压裂且分段效果稳定可靠,压裂作业效率与常规桥塞分段相当;③压裂后井筒实现全通径,可直接放喷测试,节约了占井时间。采用该缝内填砂暂堵体积压裂工艺技术在ZJ-1井实现了14段成功作业,获得同常规桥塞分段相当的SRV有效扩展体积和比同平台邻井更高的产气量,为页岩气水平井分段多簇体积压裂提供了一种新的改造手段与有效的工艺方法。     

水平井水力喷射填砂分段压裂技术在陇东油田应用

水平井体积压裂工艺技术已经成为当今油气田开发的主体技术。水力桥塞和套管滑套需要钻磨,帯底封隔器压裂的水力喷射技术易发生封隔器失效、卡钻等风险。结合水力喷射和滤失法填砂形成一种新的水平井分段压裂技术,在陇东油田压裂应用5口井。现场施工和应用效果表明水力喷射填砂分段压裂是一种安全高效的水平井体积压裂技术。     

复合暂堵转向酸化压裂技术在塔河油田的应用

为了解决塔河油田碳酸盐岩储层水平井分段酸化压裂过程中存在的机械封隔分段工具下入困难、坐封可靠性差、压裂后工具滞留井中影响后续作业的问题,开展了复合暂堵转向酸化压裂技术研究。该技术通过转向酸、尾追多尺度纤维段塞和可溶性暂堵颗粒的复合作用实现暂堵酸化分段压裂。对塔河油田缝洞型储层转向酸化压裂改造可行性进行了分析,并对工艺参数进行了优化,形成复合暂堵转向酸化压裂工艺技术。该技术在塔河油田现场应用9井次,有效率为95%,压裂后累计增油超过10×10⁴t,增油效果明显。复合暂堵转向酸化压裂技术可解决塔河油田水平井机械封隔分段酸化压裂过程中存在的诸多问题,对同类油田的酸化压裂有指导意义,值得推广。     

中国石化页岩油水平井分段压裂技术现状与发展建议

水平井分段压裂技术是实现页岩油高效开发的关键,经过十几年的技术研究与实践,中国石化初步形成了以“超密切割布缝、暂堵转向、高强度加砂、储层保护”为主体的页岩油水平井分段压裂技术,并在部分地区实现了页岩油勘探重大突破,但是工艺参数和技术水平与国外水平井分段压裂技术相比尚有差距。为此,在介绍中国石化页岩油水平井分段压裂技术现状的基础上,对比了国内外主要页岩油区块地质特征的差异,分析了中国石化页岩油压裂技术需求及面临的挑战,并针对中国石化陆相页岩油储层的特点,从地质–开发–工程一体化研究与实施的角度出发,同时考虑经济性及现场可操作性,提出了中高成熟度页岩油压裂技术和中低成熟度页岩油原位改质技术的发展建议,对于尽快形成中国石化页岩油开发技术体系,实现页岩油经济效益开发具有一定的指导意义。      

小井眼连续油管多簇射孔填砂分段压裂技术——以百口泉油田百1断块X井为例

百口泉油田属于低渗透油藏,自然产能差,经过长期开采,能量已枯竭,储层改造可以使其得到效益开发,但目前侧钻小井眼体积压裂技术不成熟,需要开展技术攻关。通过研究分析前期侧钻水平井分段压裂工艺的适应性和不足,形成了侧钻小井眼压裂理论认识,提出一套小井眼连续油管多簇射孔填砂体积压裂分段压裂工艺。该工艺首选采用连续油管多簇喷砂射孔,然后在全通径套管内体积压裂技术改造,最后尾追高浓度砂塞在井筒内填砂分段,循环上述步骤从而逐级实现砂塞封隔、连续油管射孔、套管体积压裂一体化作业。通过在百口泉油田百1断块X井开展?101.6 mm套管侧钻小井眼水平井体积压裂实验,验证了该工艺实施的可行性,该井投产后,日产油10.23 t,超过同区块其它邻井,压裂效果显著。该工艺技术成功解决了小井眼套管体积压裂难题,实现了该区地层有效动用开发,为后续开展“侧压一体化”效益开发提供新思路。     

页岩气水平井缝内砂塞分段工艺的增产机理

川渝地区页岩气储层在压裂过程中频繁出现套管变形、机械分段工具无法下入等井下复杂情况,以及因尾追砂量受限导致近井地带导流能力低,制约了页岩气水平井的返排效果及投产产量。为此,针对以桥塞为主的机械分段工艺在川渝页岩气现场应用中的制约状况,提出了应用水平井缝内砂塞分段工艺来解决以上难题的方法。该工艺核心技术在于缝内砂塞的成功封堵转层并在返排生产过程中保持裂缝长期的高导流能力,而裂缝长期的高导流能力是决定该工艺增产效果的关键。将Hertz接触及分形理论引入到砂塞强度的分析中,结合室内工程模拟实验结果,建立了支撑剂缝内砂塞接触力学模型,从强度准则及摩擦等方面提出了缝内砂塞稳定性判据,完善了缝内砂塞渗透率分形模型。实验结果表明:(1)在返排初期砂塞的稳定性主要受到流体冲刷作用的影响,应严格控制排液速率;(2)在生产后期砂塞的稳定性主要受到裂缝闭合应力及流压的影响,适当提高支撑剂颗粒的屈服强度对保持裂缝高导流能力具有重要意义。结论认为,缝内砂塞分段工艺可以为页岩气水平井分段多簇体积压裂提供一种新的储层改造手段。     

长庆油田页岩油水平井体积压裂技术发展与应用

水平井体积压裂技术是实现页岩油气高效开发的关键。文章回顾近10年长庆油田页岩油水平井体积压裂技术发展历程,系统总结了体积压裂改造模式、关键工具、低成本材料3方面取得的主要新进展。创新形成了“立体式、长水平段、细分切割、分簇射孔、可溶球座、变黏滑溜水、多尺度支撑”体积压裂开发技术模式。提出了“压增渗”一体化设计,由单一压裂向造缝、增能、驱油三位一体升级,压裂过程中兼顾增加地层能量和加快油水渗吸置换,实现单井缝控储量最大化一次动用。配套自主研发细分切割可溶金属球座和动态暂堵转向新材料,多功能变黏滑溜水和不同粒径组合石英砂可提高多尺度裂缝渗吸置换效率与缝网长期导流能力。该技术在长庆油田规模应用450余口页岩油水平井,初期产量由9.6t/d提高到18t/d,年累计产油量由2380t提高到4931t,单井EUR由1.8×10⁴t提高到2.6×10⁴t,2019年产油量突破100×10⁴t,2020年建成庆城页岩油百万吨示范区。研究成果可为页岩油水平井体积压裂技术进步提供科学依据。     

页岩气水平井套管变形影响段分段压裂工艺研究及现场试验

页岩气水平井压裂多采用泵送桥塞分段压裂工艺,如遇套管变形则桥塞不能泵送至设计位置,将导致变形段以下未改造井段不能按照设计方案进行改造。四川盆地长宁、威远区块页岩气水平井压裂约有30%的井都发生了不同程度的套管变形。早期对于发生套管变形后不能改造的井段一般就放弃了施工,造成页岩气井控资源量不能有效动用,对压裂效果也产生了较大的影响。页岩气水平井压裂套管变形机理复杂、影响因素多、变形时机难以预测,探寻套管变形影响段的分段改造工艺尤为重要。为此,针对套管变形井试验了缝内砂塞分段压裂和暂堵球分段压裂工艺:(1)缝内砂塞分段压裂采用单段射孔、单段压裂方式施工;(2)暂堵球分段压裂采用一次射孔,连续压裂投球分段方式施工。并在此基础上对比了上述两种工艺的优缺点,开展了现场试验。现场施工过程中的压力响应、邻井压力监测、微地震监测等数据均表明:上述两种工艺均成功地实现了对套变影响段的有效改造,实现了页岩气井控储量的有效动用,确保了压裂效果。     

页岩油气藏储量和产量预测方法综述

水平井分段压裂技术取得的突破性进步,极大地推动了全球尤其是北美页岩油气资源的快速发展。页岩油气藏通常可归为裂缝性油气藏,基质、天然裂缝及人工裂缝形成的复杂储集体使其油气储集空间和渗流通道更为多样化,渗流机理更为复杂,因而储量和产量预测方法也有别于常规油藏。调研了美国目前主要的页岩油气藏产量递减方法和采收率预测方法,并就相关问题开展初步探讨,对于我国页岩油气藏储产量的预测评价工作具有借鉴意义。     

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??Due to downhole complexities, shale-gas horizontal well fracturing in the Sichuan Basin suffered from casing deformation and failure to apply the technique of cable-conveyed perforation bridge plug. In view of these problems, a new technique of staged volume fracturing with temporary plugging by sand filling is employed. Based on theoretical analyses and field tests, a design of optimized parameters of coiled tubing multi-cluster sand-blasting perforation and temporary plugging by sand filling was proposed. It was applied in the horizontal Well ZJ-1 in which casing deformation occurred. The following results are achieved in field operations. First, this technique enables selective staged fracturing in horizontal sections. Second, this technique can realize massive staged fracturing credibly without mechanical plugging, with the operating efficiency equivalent to the conventional bridge plug staged fracturing. Third, full-hole is preserved after fracturing, thus it is possible to directly conduct an open flow test without time consumption of a wiper trip. The staged volume fracturing with temporary plugging by sand filling facilitated the 14-stage fracturing in Well ZJ-1, with similar SRV to that achieved by conventional bridge plug staged fracturing and higher gas yield than neighboring wells at the same platform. Thus, a new and effective technique is presented in multi-cluster staged volume fracturing of shale gas horizontal wells.     

深层砂砾岩水平井组立体缝网压裂优化技术

深层致密砂砾岩储层盐227区块为厚层特低渗常压油藏,常规直井压裂效果差、建产难,单一水平井开发难以实现纵向厚层有效动用。借鉴国外页岩气工厂化开发理念,发展了"三层楼"工厂化整体压裂开发模式,即1套层系、3层开发,8口水平井组作为一个整体进行压裂,第一层为3口井,第二层为3口井,第三层为2口井,水平段长900~1 400 m,三层之间纵向跨度为80 m。综合考虑平面上同层井间、纵向上层间裂缝参数匹配,建立层间立体体积缝网,提高储量控制程度。通过优化施工参数,应用新型实时混配压裂液技术,配套泵送桥塞分段压裂工艺、裂缝实时监测技术,完成4个井组8口井87段的集中压裂,裂缝监测显示立体缝网基本形成。工厂化整体压裂平均施工周期比单一水平井压裂缩短50%,单井投产费用减少395.5万元。压裂后单井平均产油量11.8 t/d,为同区块直井的4倍以上,取得了良好的改造效果,为今后同类致密油储层的经济开发积累了经验。      

页岩油水平井体积压裂及微地震监测技术实践

为探索和解决准噶尔盆地吉木萨尔区块页岩油藏水平井体积压裂和平台式拉链压裂过程中人工裂缝网络的成像问题,储层改造方案采用高密度密集切割体积压裂充分改造储层,大排量施工满足多簇、多缝充分开启,滑溜水和胍胶逆混合压裂工艺实现高效造缝携砂,结合多种粒径支撑剂有效充填微细裂缝及主体人工裂缝。通过微地震井中监测技术识别页岩油水平井人工裂缝网络。结果表明：断层和天然裂缝带对微地震事件属性特征有影响,同时事件属性特征也能表征断层和天然裂缝的发育程度。在大规模体积压裂改造下,研究区内4口井的人工裂缝横向相互连通,形成了复杂的裂缝网络。压后投产初期的日产油量得到了较大提升,为该区页岩油的长期高效开发提供了技术依据。     

裂缝干扰下水平井破裂点影响因素分析

为了解水平井分段压裂过程中先压开裂缝诱导应力干扰下后续裂缝破裂点位置的影响因素及其影响规律,指导水平井分段压裂射孔位置的选择,推导建立了非等裂缝半长、非等间距和任意裂缝倾角的水力裂缝诱导应力干扰数学模型,在此基础上形成了破裂点计算数学模型。结果表明包括裂缝条数、长度和净压力在内的先压开裂缝参数以及原始主应力状态、水平井方位角和完井方式等都会影响后续裂缝破裂压力大小,从而影响破裂点的位置,其中原始地应力、已压开裂缝条数和长度以及完井方式对破裂点位置存在较大影响,水平井方位角和已压开裂缝净压力对破裂点位置影响较小;对于原始水平主应力差较小的砂岩储层,裂缝间干扰严重会导致应力发生反转,增大后续起裂裂缝破裂压力,导致施工困难,因此应该尽量避免裂缝间干扰;对于页岩储层,目前采用的分段多簇射孔技术,段间距定为60 m左右破裂压力更低,更易于裂缝起裂。     

鄂尔多斯盆地致密储层井下控砂压裂技术

鄂尔多斯盆地储层致密且特征复杂,常规体积压裂难以形成复杂裂缝,单井产量低,为此引进了井下控砂压裂技术,并通过研发专用井下混砂工具、开展井下混砂工具全尺寸地面模拟试验、优化压裂工艺关键参数,形成了井下控砂压裂工艺,以实现实时控制井底砂浓度、形成缝内支撑剂架桥、提高裂缝复杂程度的目的。该技术在鄂尔多斯盆地30口井的压裂作业中进行了成功应用,最高砂浓度1 800 kg/m3（20/40目石英砂体积密度1.62 g/cm3、视密度2.64 g/cm3）,与应用混合水压裂的油井相比,平均产油量显著提高,且可节省1/3左右水功率和用液量,大幅降低了压裂成本。应用结果表明,采用井下控砂压裂技术可以达到提高致密储层缝内净压力、增加裂缝复杂程度的目的,能够实现致密油储层的有效改造,提高单井产量。      

四川盆地威荣区块深层页岩气水平井压裂改造工艺

四川盆地南部威荣区块由于地质条件复杂、最大水平主应力和垂向主应力差异小、水平应力差值大、施工泵压高、敏感砂比低等原因,页岩气水平井的压裂施工面临诸多难题。为此,通过剖析该区深层页岩气水平井的工程地质特征及压裂改造难点,借鉴国内外页岩气水平井体积压裂的技术思路,确定了对该区页岩气水平井实施压裂改造的主体思路及技术对策,并在后续页岩气水平井的压裂改造中加以应用。研究结果表明:(1)威荣区块页岩气水平井采用常规压裂工艺形成的裂缝复杂程度低、整体改造体积偏小,射孔簇有效性难以保证,加砂强度低导致压裂后气井的稳产能力较差,并且难以应对套管变形井的压裂改造;(2)针对该区深层页岩气水平井的压裂改造难点,形成了"超高压、大排量、大液量、缝内暂堵转向、变排量"工艺、"分段多簇射孔优化+大排量"及"缝口暂堵转向"技术、"大排量、高黏度、低砂比、低密度、小粒径连续加砂"工艺和"连续油管快速处理+小直径桥塞、射孔枪分体泵送"的套管变形井压裂改造技术;(3)将所形成的压裂工艺应用于该区块5口页岩气水平井,压裂后获得的页岩气无阻流量平均值为26.11×104 m3/d,改造效果较好。结论认为,该研究成果可以为深层页岩气水平井的压裂施工作业提供借鉴。     

鱼骨刺柔性管在碳酸盐岩缝洞型油藏应用的数值模拟研究

塔河油田碳酸盐岩缝洞型油藏水平井酸压投产时,存在笼统酸压效果不理想,分段酸压难度大、工具选择困难、裂缝走向难控制等问题,为此,采用数值模拟方法分析了碳酸盐岩缝洞型油藏水平井采用鱼骨刺柔性管完井时的增产效果及经济性。结果表明:鱼骨刺柔性管未连通有效缝洞体时,单井产油量随着鱼骨刺柔性管装置数量增加而增加,但是平均单套装置的增油量呈现先增加后减小的趋势,连通缝洞体概率较低的井建议采用6~10套鱼骨刺柔性管装置进行完井作业;连通单个有效缝洞体时,产油量随缝洞体的体积增大而增加;连通多个缝洞体且缝洞体总体积相同时,累计产油量随着连通缝洞体的数量增加而增大;连通1个以上缝洞体即可取得较好的经济效益。研究结果表明,塔河油田碳酸盐岩缝洞型油藏水平井可以采用鱼骨刺柔性管完井。