东北工区水平井分段压裂技术研究

针对东北工区七棵树油田和松南登娄库气田水平井增产的需要,通过建立水平井分段压裂产能模型,优化了致密油气藏水平井分段压裂裂缝条数、缝长等参数;通过岩石力学参数、隔层厚度和压裂参数优化,形成了七棵树油田水平井泥岩穿层压裂工艺技术和登娄库气田水平井缝高控制技术;建立的筛管完井或套管固井的水力喷射定点分段压裂工艺技术、裸眼封隔器分段压裂与完井一体化工艺技术,能够满足不同完井方式水平井分段压裂的需要,且经济效益显著,为东北油气分公司的增储上产提供了强有力的技术支撑。     

穿层压裂水平井产能计算方法

穿层压裂水平井是低品位难动用油藏的有效开发方式,为了对穿层压裂水平井各层、各缝的产量进行定量评价,对裂缝的位置进行优化设计,基于穿层压裂水平井的开采机理,运用复势叠加方法,充分考虑薄互层油藏穿层压裂时井筒和缝间干扰,推导出分段、多簇、穿层压裂水平井产能公式,定量计算出主力层和非主力层各段、各簇的产量,并分析了缝间距和簇间距对产能的影响。研究认为簇间距的影响要大于段间距的影响,从理论上阐明了水平井穿层压裂是提高低渗透、薄互层油藏经济效益的有效开发方式。该方法可用于多层分段多簇压裂水平井的产能计算及压裂参数优化设计。     

水平井体积压裂技术在苏里格气田应用效果评价

水平井的开发一定程度上为气藏提高了连通性,普通压裂技术进一步提高了气藏的开发效率,随着气藏开发的不断深入,储层逐渐变得复杂,普通压裂技术的效果受到很大的局限性。通过开展水平井体积压裂技术,将储层在各个方向上充分连通,提高气藏的开发水平。通过对压裂后人工裂缝的形成机理研究,弄清压裂后人工裂缝的类型及体积压裂的各种影响因素。根据压裂后人工裂缝为垂直裂缝的水平井流体渗流过程的研究,分析了压裂水平井的参数对渗流过程的影响,以及渗流规律对产能的影响。通过体积压裂井与常规压裂井效果对比以及同一口水平井开展体积压裂与常规压裂效果对比,分析总结出体积压裂不但提高了气井的初期产量、延长了稳产期,更是提高了气藏的最终采出程度。     

特低渗透油藏压裂水平井产能影响因素研究

压裂水平井的产能受到地层参数和压裂参数的双重影响,在开发过程中需要确定各个参数对压裂水平井产能的影响规律和主次关系,本文基于特低渗透油藏参数进行了压裂水平井产能影响因素的数值模拟研究。研究结果表明:压裂水平井的增产倍数随着地层渗透率和油层厚度的降低而增加,而垂向渗透率大小对压裂水平井产能的影响并不大;对于裂缝参数,压裂水平井的产量和裂缝产量比重随着裂缝导流能力、裂缝半长以及裂缝条数的增加而增加;由于裂缝间的干扰和泄油面积的不同,水平井两端的裂缝产量要大于中间裂缝的产量;地层的储集能力仍然是决定压裂水平井绝对产能的主控因素。而从裂缝参数角度考虑,裂缝半长对压裂水平井绝对产能的影响最大,其次是裂缝导流能力,而裂缝条数的影响并不大。     

基于遗传算法优化超低渗透油藏水平井压裂裂缝参数

超低渗透油藏水平井压裂裂缝优化需要考虑注采井网、储层物性等因素,综合优化压裂段数、裂缝长度、布缝方式及裂缝导流能力等,只有这些参数达到最优组合,水平井开发才能获得更优的开发效益。结合长庆油田ＸＸ超低渗透区块的储层参数,在既定的七点井网和储层特征条件下,将遗传优化算法与ＰＥＢＩ数值模拟运算相结合,考虑压裂水平井的人工裂缝条数、裂缝长度、裂缝宽度及裂缝导流能力对压裂水平井开发效果的影响,优化得出该超低渗区７００ｍ水平段的水平井人工压裂参数的最佳组合为：裂缝条数１２～１４条、裂缝最大半长１７５ｍ,裂 缝导流能力（３５０～４００）×１０－３μｍ２·ｍ,裂缝宽度０．８～１．３ｃｍ。     

压裂水平井一体化耦合数值模拟方法

随着特低渗透油藏的开发,压裂水平井得到了广泛的应用,并取得了良好的经济效益。但到目前为止,对于人工压裂裂缝、压裂过程中产生的诱导微裂缝尚缺乏有效的手段对其进行模拟,因此也难以准确预测压裂水平井的生产动态。分别从油藏基质、人工压裂裂缝、诱导微裂缝与水平井筒等四个维度的流动模型出发,以各个维度的接触面为链接节点,提出了油藏基质、人工压裂裂缝、诱导微裂缝与水平井筒的相互匹配方法,构建雅克比矩阵,并利用全隐式方法进行求解,实现了对压裂水平井的一体化耦合模拟。实例计算表明:压裂水平井的一体化耦合数值模拟模型能够充分体现油藏基质、人工压裂裂缝、诱导微裂缝与水平井筒多尺度的流动特点,可以更加有效地应用于压裂水平井的动态模拟。     

大庆长垣外围油田水平井初期产能预测

常规水平井产能公式在实际应用中预测值偏高,压裂水平井产能公式中有关裂缝参数难以获取,急需建立适合大庆长垣外围油田的水平井初期产能经验公式。通过各因素对产能影响相关性分析,确定最终经验公式拟合以Borisov公式为基础,引入修正系数及压裂规模参数,实现对该公式中未考虑因素的拟合。应用2012年以前投产水平井相关数据,按射孔完井、穿层压裂及分段压裂3种方式分别建立了经验公式;利用2012年之后投产的水平井产能数据对所建立经验公式进行验证,相对于理论公式,经验公式更接近实际产量,可用于新区水平井产能预测。     

压裂水平井裂缝参数优化实验

压裂是开发低渗透油气藏的有效技术手段,人工裂缝参数是影响水平井产能的主要因素,因此压裂前需分析裂缝参数对压裂水平井产能的影响。针对低渗透油藏井网产能以及单缝贡献率物理模拟研究成果甚少的现状,利用电解模拟实验,分析了水平段封闭条件下交错排状井网中水平井不等缝长压裂、人工裂缝数以及裂缝穿透比对单条裂缝及井网产能的影响规律。结果表明:在总缝长一定时,不等缝长压裂对井网产能影响很小;在固定水平段长度和固定裂缝间距两种情况下增加压裂水平井人工裂缝数,单井产量递增,但缝数增加到3条后,增产幅度逐渐变缓;增大人工裂缝穿透比,中缝贡献率减小,端缝贡献率增大,但井网产量增幅不明显。      

缝网压裂工艺技术研究及在泾河油田的应用

缝网压裂技术是非常规油气藏改造的关键技术之一。泾河油田属于致密砂岩油藏,为了实现其水平井高效开发,根据缝网压裂作用机理和影响因素分析,对水平井缝网压裂适用性进行了分析,同时利用数值模拟软件对缝网压裂参数进行优化。结果表明:泾河油田满足缝网压裂改造的基本要求;现场试验效果表明,缝网压裂工艺技术实施效果要好于常规水平井压裂工艺,取得一定的增产效果,具备推广应用的前景。     

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。     

高庙气田砂岩气藏水平井分段压裂技术研究与应用

川西地区高庙气田沙一气藏储层低渗致密,受窄河道控制,井位部署空间受限,水平井压后返排时间长,返排率通常较低。为高效经济地开采储量,通过川西地区近几年的水平井压裂实践,研究应用了裂缝参数优化技术+脉冲式柱塞加砂技术+超低密度支撑剂+K344封隔器的组合技术。通过裂缝参数优化技术分析合理的裂缝间距和裂缝导流能力,采用脉冲式柱塞加砂技术和超低密度支撑剂可形成更加有效的裂缝支撑剖面,应用K344封隔器分段压裂增加返排通道,以降低对储层的伤害。该组合技术在沙一气藏进行了两口水平井的先导性试验,施工成功率100%,24小时内返排率均达到60%以上,增产效果显著。     

苏里格气田致密砂岩气藏储层体积改造关键问题及展望

2012年,中国石油天然气股份有限公司提出了"体积改造"的技术理念,促使压裂理论从经典走向现代。随着鄂尔多斯盆地苏里格气田致密砂岩气藏勘探开发工作的持续推进,储层条件更加复杂,压裂改造技术在理念、材料和工艺等多方面都面临着新的难题和挑战。为了将体积改造技术原理的普遍性和苏里格气田致密砂岩气藏储层的特殊性相结合,建立有效的体积改造技术模式,借鉴近年来美国非常规天然气成功开发的经验,从地质特征入手,探讨了苏里格气田致密砂岩气藏储层体积改造面临的关键问题,并提出了技术发展的方向。研究结果表明:(1)控制裂缝纵向延伸,适度提高排量、大幅增加液量的滑溜水压裂设计是提高单层产量的关键;(2)通过直井多层、水平井多段压裂,实现致密砂岩气多层系立体式开发,是提高单井产量和采收率的基础;(3)小井眼、小油管完井实现高排量压裂设计、长期生产,是实现提产降本的前提。     

压采一体化工艺在东胜气田小井眼定向井中的试验应用

东胜气田锦58井区纵向发育多套气层,前期采用水平井预制管柱裸眼封隔器压裂工艺建产,导致部分气层未得到动用,且剩余气分布零散。为实现低成本开发剩余气,采用小井眼定向井开发,φ114.30 mm套管固井完井,优化形成小井眼压采一体化工艺技术,即压裂管柱和生产管柱为一体化。通过封隔器及滑套喷砂器优化设计,单趟管柱最高可改造4层。现场应用表明,东胜气田锦58井区采用压采一体化管柱压裂9口井,施工成功率100%,压裂后平均日产气1.98×104 m3,取得了较好的效果。     

威荣页岩气田水平井套变段暂堵分段压裂工艺技术研究

威荣页岩气田页岩气井套变频发,2017～2020年采用泵送桥塞分段压裂19口水平井,有9口井发生不同程度套变,导致桥塞不能被泵送到设计位置,严重影响改造的充分程度和压后产能,为此急需开展新技术攻关,解决套变后的分段改造难题｡文章通过一系列技术攻关形成了暂堵分段压裂工艺技术,该技术将套变段一次性全部射开,采用多次暂堵工艺,实现分段压裂｡以套变井WY43-1井为例,通过数值模拟和裂缝起裂规律研究,明确了合理的射孔簇数和暂堵压裂次数｡通过暂堵参数优化和室内实验,明确了暂堵材料的用量和性能要求｡WY43-1井套变段共开展18次压裂,12次暂堵,从压裂施工特征和裂缝监测来看,套变段获得了较为充分的改造,压后取得较好产能｡该技术对套变复杂井具有较强的针对性,可有效提高储层的改造充分程度,可在威荣气田进一步推广应用｡     

海上水平井分段压裂技术现状与展望

受海上油气生产平台面积有限、设备作业日费高、作业安全风险大等因素影响,诸多陆地成熟的水平井分段压裂技术在海上油田无法得到应用,海上水平井分段压裂技术发展水平也远低于陆地油田。该论文详细分析了海上水平井分段压裂需求特点,明确了海上水平井分段压裂技术需求方向。广泛调研巴西、西非、北海以及国内等海上油气田水平井压裂施工情况,梳理出目前海上水平井压裂分段工艺类型、施工作业模式以及海水基压裂液、压裂船等配套技术发展情况。为更好解决海上水平井压裂经济效益不理想的现状,从压裂方案设计优化、水平井分段压裂工具改进、海水基压裂液体系升级三方面展望了海上水平井压裂技术发展趋势,对今后海上水平井分段压裂改造具有指导意义。     

低渗透油藏仿水平井压裂参数优化研究

为提高低渗透油藏储层动用程度,可采用仿水平井(直井大型压裂)注水开发技术,但地层参数与压裂参数对仿水平井注水开发的影响有多大尚不清楚,为此,以胜利油田某区块地质数据及生产动态为基础,建立随机模型,对影响仿水平井的主要因素进行研究。主要运用单变量法和正交试验设计方法设定不同的注采参数方案,利用数值模拟技术预测各方案对应的开发指标;通过极差、方差分析,研究了地层渗透率、原油黏度、裂缝角度、裂缝半缝长、裂缝与地层渗透率倍数等对开发效果的影响。研究表明应用仿水平井注水开发效果理想。     

国内外页岩气勘探开发技术研究现状及进展

页岩气是二十一世纪潜力巨大的非常规天然气资源,可以作为常规能源的重要补充,能够有效地缓解世界能源压力。页岩气开采对于中国来讲既是机遇又是挑战。页岩气存储于泥页岩中,具有自生、自储、自保的特性,且每个页岩气藏都其自身勘探开发的特性。国外页岩气开发正处于发展阶段,先后经历了直井、单支水平井、多分支水平井、丛式井、PAD水平井钻井的发展历程,水平井及欠平衡钻井技术的应用加速了页岩气的开发进程,页岩气固井主要采用泡沫水泥固井技术,完井方式以套管固井后射孔完井为主。在增产方面,采用了大型水力压裂技术,包括清水压裂、直井压裂、水平井分段压裂、重复压裂和同步压裂等,并对裂缝进行实时监测以提高采收率。     

苏53区块工厂化钻井完井关键技术

苏里格气田是国内最大的致密砂岩气田,苏53区块是该气田目前实施水平井整体开发的唯一区块。为提高该区块的开发效率,实现低成本开发,以前期实践和国内外工厂化作业先进经验为基础,通过强化区域地质研究,优化方案设计,加强施工管理,形成了适合苏里格气田工厂化作业的钻井完井技术。该技术主要包括水平井地质导向技术、钻井技术、储层改造技术等。地质导向技术主要通过完善地质模型和调整井眼轨迹,实现水平井准确入靶和高效钻进;钻井技术主要为优化井身结构及井眼轨道,优选PDC钻头和钻井液体系及设计钻机平移系统等;储层改造技术是根据区域地质特征及完钻参数,将体积压裂融入同步压裂,以提高储量动用。苏53区块通过实施工厂化钻井完井技术,水平井平均单井钻井周期比该区块常规水平井缩短15.98 d,平均单井储层钻遇率比该区块常规水平井提高4.9百分点,水平井平均单井产气量比该区块常规水平井高0.49×104 m3/d,其工厂化钻井完井技术可为国内非常规气藏水平井工厂化作业提供借鉴。      

四川盆地长宁区块页岩气水平井地质目标关键技术参数优化

近年来,针对四川盆地上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组在页岩气地质评价、工程试验和开发优化研究等方面均取得了较大的进展,初步掌握了页岩气开采主体技术,并在焦石坝、长宁、威远等区块实现了规模建产。为了给类似页岩气水平井的开发设计提供技术参考,以长宁区块五峰组—龙马溪组页岩气井为研究对象,采取地质与工程相结合、动态与静态相结合、统计分析与模拟预测相结合的技术手段,量化页岩气井产能主控因素,建立页岩气井产量预测模型,优化该区块页岩气水平井巷道方位、巷道位置、巷道间距、水平段长度以及气井生产指标等地质目标关键技术参数。结论认为:(1)水平段方位与最大主应力和裂缝发育方向之间的夹角最大、水平井巷道位于最优质页岩内、水平段钻揭Ⅰ类储层长度超过1 000 m,是页岩气井获得高产的基础;(2)水平井的井筒完整、优选低黏滑溜水+陶粒压裂工艺造复杂缝是页岩气井获得高产的保障。依据该研究成果形成了长宁区块页岩气开发的技术政策,指导了该区块页岩气的开发建产,也为类似区块页岩气水平井的开发设计提供了借鉴。     

致密气藏水平井多级多段压裂新技术及应用

XC气田JS气藏是川西侏罗系低渗致密气藏的典型代表,为使难动用储量通过水平井技术得到经济有效的开发,试验探索了不同钻井方式、不同完井方式、不同改造方式下的增产效果,并最终认为套管封隔器分级压裂是提高水平井效果的必须技术。但是随着产能对水平井分段数逐步提高的需求,由于滑套极差等因素影响,在139.7mm套管内分段数仅能达到7～10级。针对该情况,通过在封隔器分级压裂的每级间采用限流压裂工艺,提出了水平井多级多段压裂新技术,该技术能在现有技术的基础上有效提高了水平井的分段压裂数。水平井多级多段压裂新技术在XC气田JS难动用储量层实施8口井,平均单井获得天然气无阻流量19.4846×104m3/d,是邻井直井压裂增产的7.97倍,是以往封隔器常规分段压裂效果的1.9倍,增产效果明显提高。该技术在采用较少封隔器的情况下可以提高水平井分段数,而不会增加井下工具成本,同时可以降低施工风险。目前该技术在水平井中已经实现了15段的分段数,通过该技术的应用,139.7mm套管内水平井的分段数可由目前的7～10段提高到20～30段,该新技术的应用将对水平井开发非常规天然气技术提供有益的参考。