加砂压裂技术在高温深井碳酸盐岩储层成功应用

酸化压裂技术是碳酸盐岩储层增产改造的成熟、有效技术,对于深层碳酸盐岩储层由于其储层温度高、地应力大,酸蚀作用距离短、有效缝长不足,酸压改造效果,特别是稳产效果往往不尽人意。将常规砂岩压裂改造的成熟技术——加砂压裂技术应用于高温深层碳酸盐岩的改造,采用包括小粒径支撑剂,低损害压裂液,砂浓度以低起点、小台阶、多步、控制最高砂浓度泵注程序等技术路线,加砂压裂改造工艺获得成功。经过十年的跟踪研究表明,累计增油10.3×104m3、天然气0.51×108m3,加砂压裂技术应用取得了良好的增产、稳产效果,为高温深层碳酸盐岩储层增产改造提供了新思路和途径。     

高温深层碳酸盐岩储层酸化压裂改造技术

海相碳酸盐岩储层是当前油气勘探开发的重点和热点领域之一,而酸化压裂增产改造技术则是碳酸盐岩油气藏勘探开发的关键性技术.在研究中国西部碳酸盐岩油气藏开发方式的过程中,针对其埋藏深、温度高和非均质性强等特点,通过相应的基础理论研究、技术研发配套以及现场技术应用,形成了高温深层碳酸盐岩储层改造配套新技术.其具体包括改造前储层量化评估、耐高温改造液体系、均匀布酸酸化、深度酸压、加砂压裂、酸携砂压裂和水平井多段酸压等改造技术.该技术的广泛应用可以为碳酸盐岩储层的高效开发提供有力的技术支持.根据目前储层改造技术的发展现状,分析了当前面临的挑战以及进一步的发展方向.     

深井碳酸盐岩储层深度酸压工艺技术探讨

依据影响碳酸盐岩储层酸压效果因素,并对塔河油田深井碳酸盐岩储层酸压技术难点进行了分析,提出了三种适合于塔河油田深井碳酸盐岩储层深度酸压改造的工作液体系即:胶凝酸、乳化酸、活性酸及其配套酸压工艺技术,并对四种深度酸压工艺及其特点做了简要介绍。     

交联酸携砂压裂工艺在碳酸盐岩储层的应用

近年来,针对碳酸盐岩的储层改造,中外已形成了以深度酸压为主体的各种酸压技术,同时还尝试了加砂压裂改造。在分析酸压和加砂压裂不足的基础上,针对长庆气田下古生界碳酸盐岩储层特点开发了交联酸携砂压裂工艺,交联酸压裂液具有黏度高、滤失低、摩阻低、易泵送、酸岩反应速度慢、造缝效率高、返排容易、流变性好、能携砂等一系列优点,从而实现酸液体系深穿透、提高酸蚀裂缝导流能力、延长压后有效期、提高单井产能的目的。从2006年以来先后运用该技术在靖边气田对碳酸盐岩储层进行交联酸携砂压工艺改造试验,与邻近井的其他施工工艺增产效果相比有一定的优越性。     

中国海相碳酸盐岩储层酸化压裂改造技术现状及发展趋势

中国海相碳酸盐岩储层具有埋藏深、温度高、高含硫、孔缝洞发育分布不均匀等特点,酸化压裂改造面临一系列技术难题。在对典型海相碳酸盐岩储层地质特征进行了对比分析基础上,针对酸化压裂改造面临的技术挑战,从高温深井提高酸液有效作用距离的酸液体系、高闭合应力储层提高酸蚀裂缝导流能力的措施、缝洞型储层酸化降滤失措施、复杂地层流体应对技术、复杂结构井分段改造措施等方面对国内海相碳酸盐岩储层酸化压裂改造关键技术现状进行了综合分析,提出了海相碳酸盐岩层增产改造理论及工艺技术发展趋势。该研究结果为海相碳酸盐岩储层增产改造技术的发展提供了技术和理论支持。     

塔河油田缝洞型碳酸盐岩油藏深度改造技术研究与应用

针对塔河油田缝洞型碳酸盐岩油藏埋藏深、地层破裂压力高、主体区块部分井裂缝发育、酸液滤失量大、人工裂缝延伸距离短及难以实现深度改造的技术难题,开展了攻关研究和现场实践。通过酸化预处理、压裂前射孔、优化管柱结构、酸压工作液加重等技术,可有效降低施工压力20～30MPa,针对缝洞型油藏不同储层类型形成了相应的深度酸压工艺;将单一储层改造工艺有机结合,形成了清洁转向酸与常规酸复合、冻胶酸携砂压裂等复合酸压工艺;针对碳酸盐岩储层加砂压裂难点,通过小型压裂测试、前置液段塞工艺、注砂程序优化等手段成功实现了对该类储层的加砂压裂改造,TK241井一次性加砂量为82.7t,支撑剂质量浓度最高达630kg/m3;2005年9月至2010年6月,现场试验并推广应用56井次,累积增产原油量达64.068×104t。     

水平井精细分段深度酸化压裂技术研究与应用

四川盆地高石梯-磨溪地区震旦系灯影组碳酸盐岩气藏储层具有超深、高温、低孔低渗且非均质性强的地质特征,为储层改造带来新挑战,当前的改造工艺需进一步优化.通过室内实验和理论研究,对储层可压裂改造性进行量化评价,优选酸液体系和酸化压裂工艺,优化注酸排量和注酸强度等参数,形成了水平井精细分段深度酸化压裂工艺,并进行了现场应用....     

塔河油田外围超深碳酸盐岩储层深度酸压改造技术研究与应用

根据塔河油田外围碳酸盐岩储层超深、高温和高压的特点,针对塔河油田油井完井后大多无自然产能、需要通过深度酸压改造技术建产的实际情况,研发了深度酸压改造技术并在油田现场取得了较好的增油效果。该技术解决了塔河油田外围区块超深井碳酸盐岩储层深度酸压改造的难题。     

深层碳酸盐岩储层酸压工艺技术现状与展望

分析了深层碳酸盐岩储层酸压改造存在的技术难点，综述了国内外深层碳酸盐岩储层酸压改造工艺和酸液体系的最新进展，包括酸压改造的作用机理、技术特点及应用范围。重点阐述了国内外深度酸压技术和复合酸压技术的发展，以及复合酸压技术在我国几个典型深层或超深层碳酸盐岩油田的成功应用情况。并指出国内外深层碳酸盐岩储层酸压技术的发展特点是已由单一酸液体系向复合酸液体系发展，酸压工艺已由单级注入向多级交替注入发展。最后提出了深层碳酸盐岩储层酸压技术存在的问题，并指出分层酸压、变粘酸酸压和水平井酸压是今后深层碳酸盐岩储层酸压改造发展的方向。     

塔里木油田深井碳酸盐岩储层加砂压裂改造技术

目前国内外储层改造界均在积极探索碳酸盐岩储层加砂压裂改造技术，但尚无成熟的经验可供借鉴。2004年塔里木油田在塔中某区块奥陶系探索实施了6口井的加砂压裂改造，成功率100％，其中3口井获得了高产油气流。本文以某井为例，简述了深井碳酸盐岩加砂改造采取的针对性措施，并对加砂压裂施工和压裂后求产进行了分析。     

二连盆地不同沉积环境储层高效改造技术

二连盆地为多相湖盆沉积,沉积相带窄,储层沉积环境变化快、非均质性强,现有储层改造都是针对单井设计,缺乏针对不同沉积环境的储层改造技术。为此,以二连盆地具有代表性的巴音都兰凹陷为例,通过分析沉积相带、微相储层特点和储层改造难点,提出了不同沉积环境储层高效改造技术。该技术包括:为有效动用扇三角洲前缘水道相厚层,提出的厚层提高压开程度改造模式;为在浊积扇中扇辫状沟道储层控缝高、防嵌入,提出的低渗薄层控缝高压裂模式和变粒径支撑剂及中等砂比加砂施工方式;为解决近岸水下扇扇中水道相储层伤害问题,提出的白云质特低渗体积酸压与加砂压裂复合模式。不同沉积环境储层高效改造技术在巴音都兰凹陷应用25井次,压裂后平均增液2.1倍,取得了很好的现场效果。研究认为,该技术不仅可在二连盆地推广应用,也对同类中小断块沉积环境的油气藏改造具有借鉴价值。      

考虑多重滤失效应的前置液酸压有效缝长模拟

为了提高天然裂缝较发育的碳酸盐岩储层酸化压裂设计的准确性和有效性,在采用经典裂缝拟三维延伸数学模型模拟前置液造缝过程中裂缝几何尺寸动态变化的基础上,结合液相反应平衡原理和局部反应平衡原理,建立了考虑天然裂缝、蚓孔及基质多重滤失效应的酸液流动反应模型,以现场实例井的酸化压裂改造为例,使用所建模型模拟前置液酸压注酸过程中裂缝内酸液渗滤过程及酸岩动态刻蚀形态,通过酸液沿水力裂缝长度方向的浓度变化和残酸极限浓度综合确定酸蚀裂缝有效缝长,并与压力恢复试井的解释结果进行了对比。结果表明:(1)裂缝—孔隙型储层酸化压裂过程中,沿裂缝长度方向的酸液滤失速度非定值,滤失速度曲线呈锯齿状波动变化,在酸蚀蚓孔与天然裂缝相遇时酸液滤失速度普遍大于基质处的滤失速度;(2)裂缝—孔隙型储层酸化压裂过程中酸液滤失严重,酸液有效作用距离大幅度降低;(3)验证井酸化压裂解堵增产效果显著,该井试井解释结果与所建立的数学模型模拟解释结果相吻合,说明所建立的前置液酸化压裂数学模型可靠。结论认为,考虑多重滤失效应的前置液酸化压裂数学模型更适用于裂缝—孔隙型储层的酸化压裂模拟。     

提高深层页岩裂缝扩展复杂程度的工艺参数优化

埋深大于3 500 m的深层页岩储层具有高水平主应力差、发育层理裂缝、低脆性指数等特点,在压裂改造时难以形成复杂裂缝。为了充分认识其水力裂缝扩展规律,采用三维离散格子方法对四川盆地下志留统龙马溪组深层层理性页岩12 MPa水平主应力差下的真三轴压裂物理模拟实验结果开展了离散元数值模拟分析,其结果与发育单一层理的页岩露头室内压裂物理模拟的裂缝扩展规律相吻合;进而对发育多层理的深层页岩储层开展排量、压裂液黏度、层理强度和压裂液交替注入等影响下的裂缝扩展规律数值模拟。研究结果表明:①高排量注入和提高压裂液黏度能够增强深层页岩储层裂缝深穿透改造能力,当排量达到90 mL/min或压裂液黏度达到60 mPa·s时,水力裂缝可连续穿过4条层理并贯穿整个试样;②在高水平主应力差下,低黏度压裂液倾向于激活水平层理,而高黏度压裂液则倾向于直接穿过层理形成垂直主缝。结论认为:①采用前置高黏度/后置低黏度压裂液交替注入压裂工艺可以最大限度地提高深层页岩储层压裂裂缝复杂程度;②当井筒附近存在薄弱层理时,应及时调整压裂工艺和压裂参数,比如尽可能地增加施工排量、采用瓜胶压裂液等,以使水力裂缝突破近井薄弱层理抑制进而实现深穿透改造。     

碳酸盐岩储层多级交替酸压技术研究

为扩大酸液在碳酸盐岩储层压裂裂缝中的波及范围及作用距离,实现酸液对裂缝中岩面的非均匀刻蚀,提高酸蚀导流能力,提出了碳酸盐岩多级交替酸压技术。在分析多级交替酸压机理的基础上,采用压裂裂缝模拟软件,对前置液造缝阶段裂缝参数变化规律、造缝液体类型及交替注酸阶段交替注入参数进行了模拟优化,并进行了流态模拟与酸液腐蚀试验,优化了交替注入液体体系。模拟及试验结果表明:设计压裂缝长的70%是在裂缝快速增加阶段形成的,裂缝快速增加阶段可作为最佳的前置液造缝阶段,该阶段结束后即是多级交替注入酸液的最佳时机。多级交替泵注胶凝酸+压裂液及胶凝酸+交联酸段塞过程中,每级顶替液排量以阶梯递增方式注入、每级顶替液液量按递减方式注入、提高顶替液黏度和增加交替注入级数都有利于提高酸液在裂缝中的波及范围及均匀分布。研究结果可为碳酸盐岩储层的高效酸压提供理论依据。      

An Algorithm to Model Acid Fracturing in Carbonates: Insightful Sensitivity Analysis

Abstract

Acid fracturing is a well stimulation process commonly used in low-permeable carbonate reservoirs. Carbonates are generally low permeable but with high storativity and are natural candidates for acid fracturing. Increased hydraulic fracture penetration with minimum acid fluid loss is the key to effective stimulation in carbonates. This article presents a program integrating acid fracture penetration, fluid loss control, fluid diffusion, conductivity, reservoir fluid flow model, and well productivity index with a two-dimensional hydraulic fracture model. This program shows the post-fracture productivity index, which increases by three to five times, depending on the treatment parameters. The present work will assist the designer in estimating the range of treatment parameters based on parametric sensitivity analyses.     

小龙湾粗面岩油藏压裂技术

针对小龙湾粗面岩油藏储层温度和施工压力较高、流体滤失量和沿程摩阻大、启裂泵压和砂堵机率高等压裂施工难点,分别研究了粉砂、油溶性以及液体降滤失剂,认为液体降滤失剂与粉砂/油溶性降滤失剂配合使用,效果最好;针对启裂泵压高的情况,研究了压前酸预处理、小型测试压裂辅助补孔、多脉冲加载破岩启裂等技术;另外还研制了耐高压压裂工具KL65-105型压裂井口、Y422系列深井压裂封隔器等,初步形成了相对比较完整的火山岩压裂配套技术,并在现场进行了大量的推广应用,取得了较好的增产效果.     

陕北高桥——西河口侏罗系浅油层改造技术研究

陕北高桥——西河口地区侏罗系油层由于埋深浅、压力低、温度低和改造强度小等原因，前期实施效果差。通过提高单井产量攻关试验研究，开发了临界交联压裂液体系，解决了浅油层加砂压裂低温破胶问题；确定了不同井深下的人工裂缝形态，为压裂优化设计提供了依据；形成了该区浅油层改造模式，现场应用取得了较好效果，实现了浅油层改造技术的突破．     

四川盆地震旦系灯影组储层改造实验与应用

为了提升四川盆地震旦系灯影组储层的改造效果,研究了高温下不同酸液的酸岩反应速率、高闭合压力下不同酸液及不同注入方式下酸蚀裂缝导流能力保持率、酸液穿透实验最低穿透时间、酸蚀裂缝形态特征数值化特征表述及暂堵球转向暂堵效果。在此基础上,提出了适合灯影组储层改造的主体酸液类型,以及适合不同储层类型的主体改造工艺,优化了施工参数。现场试验18口井,平均单井获得井口测试天然气产量45.482×10~4m~3/d。结论认为:①酸岩反应速率影响因素大小为酸液类型温度转速酸液浓度同离子效应,灯影组储层酸化要考虑酸液类型、转速(施工排量)的优化及工艺上降温措施;②采用自生酸+胶凝酸+转向酸注入顺序不但能实现深穿透,而且能同时获得较高的导流能力;③孔洞型储层采用高温胶凝酸改造,非均质性强的储层采用高温转向酸实现均匀改造,岩性致密、裂缝及孔洞均不发育的储层宜采用自生酸与主体酸交替注入造长缝改造;④除了少数裂缝发育储层外,主体工艺应以深度酸压为主;⑤解堵酸化施工排量应不低于3.5 m~3/min;⑥可溶解暂堵球转向酸化工艺技术能够调整酸液在各酸化层的注入量,以实现对非均质储层的均匀改造。     

油气开发中二氧化碳腐蚀的研究现状和趋势

本文综述了二氧化碳腐蚀的机理，分析了钢铁材料、ＣＯ２分压、温度、介质组成、ｐＨ、流速、钢铁表面膜和载荷等对二氧化碳腐蚀的影响，介绍了二氧化碳腐蚀的研究水平和研究趋势。     

深层—超深层裂缝性致密砂岩气藏加砂压裂技术——以塔里木盆地大北、克深气藏为例

目前国内对于深层—超深层裂缝性致密砂岩气藏实施压裂改造的技术瓶颈主要是耐高温加重压裂液的性能和分层改造技术。为此,以塔里木盆地大北、克深气藏为例,在开展天然裂缝开启条件、垂向地应力和裂缝性砂岩暂堵转向等压前评价的基础上,研制了耐高温加重压裂液,研发了针对深井与超深井的常规加砂压裂技术以及以提高长井段储层纵向动用程度为目的的暂堵转向复合压裂技术,并进行了现场应用实验。结果表明:(1)在天然裂缝的激发阶段,应提高净压力,采用小粒径支撑剂降滤或暂堵等技术措施,改造天然裂缝且使其保持一定的导流能力;(2)在主裂缝的造缝阶段,应调整排量控制净压力,采用冻胶造缝的连续加砂模式,沟通天然裂缝;(3)压裂液选用KCl和NaNO_3无机盐加重,其中NaNO_3加重压裂液最高密度达1.35 g/cm~3,最高耐温180℃;(4)常规加砂压裂技术应用在天然裂缝发育一般或不发育的储层,压裂管柱以直径88.9 mm的油管为主,使用KCl或NaNO_3加重压裂液,压裂后的产气量比压裂前可提高2~5倍;(4)暂堵转向复合压裂技术应用在天然裂缝较发育的长井段储层,压裂管柱以直径114.3mm的油管为主,使用NaNO_3加重压裂液,压裂后的产气量比压裂前可提高1~3倍。结论认为,所形成的加砂压裂系列技术能够为塔里木盆地深层—超深层裂缝性致密砂岩气藏的高效开发提供技术支撑。