高通道压裂自聚性支撑剂研究进展

针对非常规油气资源难以开采且多依赖水力压裂增产措施的特点,结合近几年刚刚兴起的高通道压裂技术,介绍了国外支撑剂自聚调控技术的最新进展。重点综述了自聚性支撑剂表面处理技术、表面改性机理、支撑剂在线涂层工艺的研究现状,指出了高通道压裂自聚性支撑剂亟需解决的问题及发展趋势。图8 参27     

通道压裂中顶液脉冲时间优化模型研究

通道压裂维持高导流能力的前提是支撑剂团完全支撑裂缝,但目前对于不同厚度和直径的支撑剂团能否完全支撑裂缝尚不清楚。基于弹性力学理论,建立支撑剂团与地层接触有限元模型,研究不同厚度和直径的支撑剂团在地层闭合压力下的最优铺置间距,即支撑剂团最优铺置间距。当相邻支撑剂团间距小于最优铺置间距时,支撑剂团可完全支撑裂缝,反之裂缝部分闭合,导流能力下降。以支撑剂团最优铺置间距为基础,根据物质守恒原理,计算出最优中顶液脉冲时间。研究结果表明:施工排量和地层闭合压力越高,最优中顶液脉冲时间越短;裂缝宽度越大,最优中顶液脉冲时间越长。整个通道压裂过程应提高施工排量,在高闭合压力地层中减小最优中顶液脉冲时间,在低闭合压力地层中应增加最优中顶液脉冲时间。     

脉冲柱塞加砂压裂新工艺及其在川西地区的先导试验

加砂压裂一直在追求支撑剂的更好铺置,从而形成更长的有效裂缝和更高的导流能力,但是常规工艺总是难以令人满意。在理论分析、PT软件模拟、基础实验及创新性物模实验研究的基础上,通过特殊的泵注程序及纤维、液体等辅助工程手段,研发了一种脉冲柱塞加砂新工艺。该新工艺形成的开放性渗流通道铺砂剖面较之常规工艺在有效缝长和导流能力上具有明显优势,开放性渗流通道有助于改善裂缝清洁度、降低人工裂缝的压降,从而达到延长单井采油气寿命、提高产能效益的目的。在完成原理研究及新工艺优化设计的基础上,进行了现场先导应用与详细的压后评估。结果表明:该工艺可操作性强、实施可行,与地质条件相当的邻井相比,支撑剂成本降低44%~47%、有效缝长与支撑缝长的比值提高约16%,测试18 h返排率高达63%、归一化产量是邻井的1.9~2.3倍,降本增效、提高产量效果明显。该技术在四川盆地川西地区浅中层砂岩气藏及页岩气藏的开发中具有推广价值。     

松南页岩油大规模加砂压裂技术

松辽盆地南部页岩油资源分布领域广、多层系、资源丰富,具有较大勘探潜力及前景,但物性条件极差,压裂是提高此类资源动用率的有效利器.针对松辽盆地南部页岩储层塑性较强、支撑剂嵌入严重的问题,开展了系统评价及现场试验,通过高砂比大规模加砂压裂有效解决支撑剂嵌入导致导流能力下降问题,压后见到好的提产效果,为国内外该类储层有效动用...     

加砂压裂掺纤维技术及推广应用探讨

加砂压裂尾锥支撑剂中掺入纤维。具有很好的防吐砂效果．这种前沿新技术倍受国内外石油工程技术服务行业关注。本文对吐砂危害、纤维性能、作用原理和应用范例进行综述和解析。并提出技术推广应用对策。     

川中异常高应力裂缝性气藏加砂压裂现场试验研究

四川川中须家河须四气藏施工井深2400～2800m，地层温度70℃～85℃，具有基质低孔、低渗、地应力高、天然裂缝发育等特点。以往压裂规模小、易砂堵、单井难以获得工业性气流。针对该气藏特征及以往压裂技术存在的问题开展现场试验研究，现场4次试验。施工有效率100％。最大加砂量达到78m^3，最大砂浓度达到940kg／m^3。该项试验提高了气藏压裂技术水平，增产效果显著，如西64井压前产量为0．31×10^4m^3／d，压后产量达到2．5×10^4m^3／d。     

对白马庙蓬莱镇组气藏加砂压裂工艺技术的认识

白马庙蓬莱镇组气藏是目前四川气田的热点也是难点之一.目前该气藏共进行了26口井29井次的加砂压裂,加砂压裂已经成为气藏增储上产的重要手段之一.从技术上对白马庙气藏加砂压裂概况进行了大致总结,并且针对目前气藏加砂压裂的发展方向提出了建议.     

二次加砂压裂理论模型及应用

二次加砂压裂作为一项针对特殊储集层发展起来的应用工艺技术,在形成短宽缝、避免裂缝穿层方面优势明显,在现场得到了成功应用。但由于未针对二次压裂开展相关理论研究,导致现场设计存在极大的盲目性。在考虑砂堤高度随时间不断变化对流体压降影响的基础上,建立了适用于二次加砂压裂的裂缝延伸模型;考虑支撑剂的对流影响建立了支撑剂沉降运移模型,采用界面追踪求解支撑剂运移分布。编制程序对比分析了二次加砂压裂与常规压裂的裂缝参数。计算结果表明,二次压裂和常规压裂相比,支撑裂缝长度和高度减小,宽度明显增加,裂缝导流能力显著提高。根据油田实际物性特征,优化了二次加砂压裂工艺,实施后增产效果理想,具有推广应用价值。     

一种均匀铺置浓度设计方法及其现场应用

在压裂设计编写中普遍采用常规的“经验式”泵注程序,对地层的差异性考虑较少,影响压裂施工效果。针对这一现象,基于用液效率的概念提出了一种均匀铺置浓度的压裂设计方法。该方法是根据前人的理论研究,结合长庆油田储层特征,在对比分析前期压裂施工参数及措施效果的基础上提出的,其最终目的仍是使压裂施工能造成高导流能力的裂缝。针对砂岩气藏非均质特性,利用该方法分别对2口井进行了先导性试验,通过现场实施均达到较为理想的工业产量,获得了较好的改造效果。     

非常规储层压裂砂比对支撑剂铺置质量影响的实验研究

低孔超低渗透率的非常规储层需通过大规模的水力压裂形成支撑剂填充的高导流裂缝,才能获得有经济效益的油气产量,缝内支撑剂铺置规律直接影响压裂效果,影响支撑剂铺置的因素包括施工排量、施工压力、砂比等。为了研究砂比对支撑剂在缝内铺置的影响,运用了大型可视平板垂直裂缝模拟系统,研究了不同砂比下陶粒支撑剂在裂缝中的沉降运移规律。实验结果表明,砂比对20 ~ 40目陶粒砂堤形状有影响,但砂堤形状变化较小;当陶粒砂比增加时,陶粒堆积形成的砂堤坡度减小;陶粒砂比增加,陶粒颗粒之间的碰撞作用增强,沉降量减小,砂堤高度减小;陶粒支撑剂水平运移速度受砂比影响较小,接近液体流速;陶粒砂比增加,陶粒支撑剂的沉降速度减小。研究结果可为支撑剂沉降运移动态研究及支撑剂优选提供参考。     

四川石油管理局在角65B井应用加砂压裂技术获成功

2005年11月19日，四川石油管理局井下作业公司在川中八角场地区成功完成美国柏灵顿公司反承包井角65B井大型加砂压裂施工。在施工中用时160min，12台压裂车向该井3084～3094m施工层段注入液体1046．3m^3、支撑剂328t，施工最高排量每分钟8．6m^3，施工最高泵压72．8MPa，创下了国内加砂压裂施工注入地层液体量最多、泵注时间最长的新纪录。     

通道压裂裂缝铺砂影响因素实验评价

通道压裂铺砂形态是显示通道压裂效果的重要指标。文中采用可视化变角度缝网支撑剂铺置装置,研究了通道压裂裂缝铺砂形态影响因素,分析了压裂液黏度、支撑剂质量浓度、纤维质量浓度、排量、射孔数、脉冲时间对铺砂通道率的影响,并采用混合水平正交试验及拟水平法研究了各因素对通道率的影响程度。结果表明:支撑剂质量浓度越低,脉冲时间越短,纤维质量浓度越大,则通道率越高;注入排量过高或过低均对支撑剂铺置形态不利,最优排量为4 m3/min;分簇射孔的通道率要明显大于连续射孔;较大的压裂液黏度能获得更大的通道率。通过混合水平正交试验,得出各因素的影响程度大小顺序依次为:支撑剂质量浓度、脉冲时间、纤维质量浓度、布孔方式、排量、压裂液黏度。     

煤层气井多次铺砂压裂工艺

沁水盆地高阶煤储层采用活性水压裂工艺后,直井平均单井日产量仅1 000 m3/d左右。理论分析和压裂监测统计表明,常规活性水压裂工艺存在压裂容易窜层和活性水携砂能力差、支撑距离短的弊端,制约了煤层的改造效果和单井产量的提升。为进一步提高煤层气井压裂改造效率,利用低黏液体携砂能力差、易形成砂堤的特性,提出煤层多次铺砂压裂工艺思路。以裂缝和砂堤为研究对象,根据物质平衡理论,建立了活性水多次铺砂压裂数学模型,同时优化压裂排量、液量和支撑剂粒径等工艺参数。现场试验结果表明,应用三次铺砂压裂工艺大大降低了煤层压窜的程度,压后单井平均日产气量达到2 223 m3/d,验证了三次铺砂数值计算模型指导现场施工的可行性。     

超深天然气井加砂压裂技术

常规天然气井加砂压裂技术多数采用统一作业的模式,对裂缝面进行作业,此种模式不能在天然气井中形成脱砂带,无法提高裂缝面的粗糙程度,加砂压裂效果较差且不适用于超深天然气井。基于此,对传统加砂压裂技术进行了改进设计。根据超深天然气井的构造与特征,选取相应的压裂液体与支撑剂,并构造加砂压裂造缝数学模型,获取作业的相关参数,采用分阶段作业的模式,提出了一种全新的加砂压裂技术。根据应用分析结果可知,利用改进技术进行超深天然气井加砂压裂作业,其比表面AR值均较高,裂缝面粗糙程度得到显著提升,压裂效果较好。     

水力加砂压裂技术在苏里格气田的应用

目前苏里格气田水力加砂压裂在压裂液优化、支撑剂选择、泵注程序参数确定和液体返排技术方面存在较多问题.针对这些问题进行了认真研究,优选出了适合该区块的压裂液配方和支撑剂,优化了压裂液配置程序,提出了"适度规模、小排量、造长缝、合理砂浓度、有限导流能力"的水力压裂改造思路.经现场试验,桃7-8-5和桃7-9-14井均获得大幅增产,效果显著.     

塔河油田石炭系低孔低渗砂砾岩储层水力加砂压裂技术探讨

针对塔河油田石炭系巴楚组砂砾岩储层埋藏深，地层温度高，岩性复杂，微裂缝发育等特点，在分析水力加砂压裂改造存在问题的基础上，对水力加砂压裂须做的前期研究工作和工艺技术的实施方案进行了探讨，对石炭系储层的开发具有一定的推动作用。     

高速通道压裂工艺在低渗透油藏的应用

压裂是低渗透油藏的主要增产措施,但常规压裂存在有效缝长短、易受到压裂液的污染等问题,为增加压裂裂缝有效缝长,实现压裂裂缝的无限导流能力,提高压裂成功率及效果,从工艺适用条件分析、非连续支撑剂铺置导流能力实验和保持高速通道的方法3个方面对高速通道压裂工艺进行了研究。优选纤维长度为10 mm,直径为15μm,质量浓度为10 kg/m3,最佳方式为纤维支撑剂一起加入,从而形成了自主的高速通道压裂工艺。现场实施2口井,成功率为100%,截止到2014年12月底,累积增产原油量为3 700 t,与同区块采用常规压裂工艺的油井相比增产15%。与常规压裂相比,高速通道压裂工艺的适应性强,施工难度低,有较好的增油效果,适用于低渗透油藏的开发,推广前景广阔。     

水力压裂低密度支撑剂铺置规律研究及应用

水力压裂过程中支撑剂在裂缝中铺置情况对增产效果的影响很大。研究低密度支撑剂在清水、0.08% HPG基液、0.3% HPG基液3种不同黏度的流体介质在不同排量（分别为1、2、4、6 m3/h）、不同砂比（5%、10%、15%、20%）条件下的砂堤铺置形态。通过线性拟合计算发现,随着排量增大,支撑剂的水平运移速度增大,垂直运移速度减小,支撑剂在沉降过程中出现“波动”状态;当缝口流速较小时（不大于0.5 m/s）,支撑剂水平运移速度增长量较快;缝口流速较大时（大于0.5 m/s）,支撑剂水平运移速度增长量减缓。目前已完成3口井低密度支撑剂现场应用试验,平均无阻流量为28.015×104 m3/d,是常规井的1.91倍,对现场施工具有良好的指导作用。      

通道压裂砂堤分布规律研究

为了掌握通道压裂砂堤分布的规律,运用大型可视化平板装置研究不同纤维加入比例、基液黏度和施工参数下的砂堤分布和通道率。研究表明,增大纤维加入比例能提高通道率,且砂堤趋于平缓,纤维加入方式也能明显影响通道率;较大基液黏度导致裂缝内的通道率增大,现场使用与压裂液黏度相同的基液效果更好;现场试验排量过低、过高都不利于在裂缝中形成通道,最优排量为４ ｍ３ ／ ｍｉｎ;随着段塞的注入时间减小,砂堤趋于平缓,对比通道率,注入时间占段塞时间的１／２ 时效果最佳。研究结果为通道压裂设计和研究提供了借鉴作用。     

高砂比压裂工艺技术

本文阐述了高砂比压裂的室内实验研究和矿汤工艺机理，讨论了压裂裂缝导流能力的影响因素和裂缝中铺砂浓度的计算方法，介绍了矿场高砂比压裂的增产效果和取得明显的经济效益。