深层页岩气井压裂工艺探索与实践

深层页岩(埋深3500 m)具有储层埋深大、物性差、应力高等特点,压裂改造存在施工压力高、加砂困难、改造难度大等难题,已形成的浅页岩储层压裂配套工艺技术及经验成果,难以完全满足深层页岩气高效开发需求。针对深层页岩气井压裂技术难题,将在升级、完善配套装备的同时,提出有针对性的深层页岩气井压裂技术思路与对策,主要包括:综合降压技术(前置酸预处理、粉砂打磨、射孔参数优化);液体粘度、施工参数优化技术(变粘度、变排量);提高SRV技术(提高净压力措施、暂堵转向);施工控制技术(优化加砂程序)等。通过现场实践,对不同区块深层页岩气压裂施工工艺技术进行了探索,并取得了一些成功经验,为国内深层页岩气储层的压裂改造提供了技术借鉴。     

川东南地区深层页岩气水平井压裂改造实践与认识

深层页岩气资源丰富,是我国天然气资源增产上储的重要潜力之一。但是,由于其埋藏深,闭合压力大,岩石强度高,水力压裂作业时存在施工压力高、加砂困难、裂缝复杂性提高难度大等技术难题。鉴于此,以川东南丁山深层页岩气藏为例,开展了深层页岩气井压裂工艺的研究。采用现场岩心测试、X射线衍射分析、岩石三轴力学及声发射地应力测试等手段,分析了丁山深层页岩品质,提出了多段少簇、分级压裂、多尺度充填及控净压工艺等技术对策。在此基础上,通过裂缝网络扩展模拟以及页岩气藏生产模拟,优化了簇间距、施工规模、排量、压裂液组合等施工参数,初步形成了一套适用于深层页岩开发的压裂方案。将研究成果应用于D5井中,共压裂20段,压裂总液量为50 906. 1 m~3,砂量为1 574. 9 m~3,形成了较为复杂的裂缝网络,稳定产量16. 33×10~4m~3/d。相关研究结果对丁山等深层页岩气资源的开发具有较好的技术指导意义。     

深层页岩气水平井多尺度裂缝压裂技术

深层页岩气（埋深3 500.00 m以深）资源量丰富,但存在压裂施工压力高、加砂困难和压裂后产量低等问题,尚未实现商业化开发。为此,通过模拟地层条件的三轴应力-应变试验分析了深层页岩的变形特征,发现深层页岩具有较强的非线性变形特征,导致深层页岩压裂后平均裂缝尺度偏小;在此基础上,总结深层页岩气井的压裂经验,提出了深层页岩气水平井多尺度裂缝压裂技术:采用酸预处理或中途注酸、粉砂段塞打磨等技术降低施工压力,利用大阶梯变排量、变黏度多级交替泵注模式实现对多尺度裂缝的改造,增加小粒径支撑剂比例实现对多尺度裂缝的长效支撑。该技术在川东南某井进行了现场试验,压裂效果明显改善。这表明深层页岩气水平井进行多尺度裂缝压裂具有可行性,并能提高深层页岩气井的压裂效果。      

深层页岩气井压裂加砂工艺优化的微地震评价

水力压裂是对页岩气致密储层进行改造的重要方法,但是埋深大于3500m的深层与浅层页岩气井压裂裂缝形态不同,二者压裂加砂工艺也有所差异。为了更有效开发深层页岩气,在压裂中优化加砂工艺,并利用压裂中微地震事件的展布特征评价加砂工艺的优化效果。四川盆地东南部深层页岩气井压裂加砂工艺研究结果表明:添加100目陶粒的压裂段微地震事件分布均匀且加砂量达到设计标准,微地震事件密度及储层改造体积较大;进行二次添加100目石英砂作业压裂段压裂裂缝长度、宽度、高度皆较大,远端事件数较多,储层改造体积有明显增加;五峰组微地震事件呈狭长分布,宽度及高度方向长度皆较小,压裂缝网内部微地震事件分布较均匀。通过微地震监测、评价深层页岩气井加砂工艺优化效果,可以更好地指导加砂作业和深层页岩气的开发。     

DY2HF深层页岩气水平井分段压裂技术

DY2HF井是位于川东南丁山构造、目的层为龙马溪组海相页岩气的重点探井,具有高温、超高应力的特点。为解决该井压裂作业存在的施工压力高和加砂困难等难题,开展了深层页岩气水平井分段压裂技术研究。根据丁山页岩特征和地应力状态,进行了井口施工压力预测和排量优化,建立了水平井段多裂缝覆盖率计算模型,并结合诱导应力场计算结果进行了段簇优化。根据页岩气网络压裂技术的特点及该井的具体情况,确定采用高减阻低伤害滑溜水和活性胶液进行混合压裂,采用低密度高强度覆膜支撑剂进行组合加砂,并对压裂参数进行了模拟优化。DY2HF井分段压裂井口限压95 MPa,施工总液量29 516 m3,总砂量319 m3,最高排量13.6 m3/min,滑溜水减阻率达78%,胶液完全水化,压裂后获得高产工业气流,实现了深层页岩气水平井压裂技术突破。该井分段压裂结果表明,丁山等深层页岩气已经具备了有效勘探开发的技术基础。      

中国石油最深页岩气井开始压裂施工作业

正2018年7月31日,中国石油目前最深页岩气井——泸202井开始压裂施工作业。泸202井是一口评价井,位于四川省宜宾市江安县桐梓镇,目的是评价泸州地区背斜构造埋深介于4 000～4 500 m优质页岩的分布、品质、含气性,获取该区域页岩气勘探开发资料。这口井垂深4 324 m,水平段长1 500 m,完钻井深6 095 m,是目前中国石油最深页岩气井。2018年以来,中国石油西南油气田公司陆续在深层页岩气取得突破。黄202井压裂段数、施工排量、施工压力、液量、加砂量、加     

深层页岩裂缝形态影响因素

我国深层页岩气资源量丰富,但深井压裂施工压力高、加砂难度大、压后效果不理想,如何利用水力压裂措施形成有效的裂缝系统仍是亟待解决的难题。鉴于此,基于室内实验及微地震监测数据,应用Meyer软件离散裂缝网络模型模拟川东南某深层页岩气区块裂缝扩展规律（模拟精度可达85%以上）。通过正交设计及方差分析明确了压裂液黏度是影响深层页岩压裂裂缝形态中缝宽和SRV的主控因素,并将裂缝扩展分为前1/5~1/4时间段内的快速生成期和之后的缓慢增长期2个阶段。提出了目标区块深层页岩气井"大排量适度规模现场精细调控、变黏度混合压裂液充分造缝、小粒径低砂比连续加砂有效支撑"的技术思路,确定了单井液量、砂量、排量等最优参数范围。指导了一口3 900 m深水平井的压裂施工,综合砂液比为3.51%,单段最高砂量为80.6 m₃,压后获得了11.4万m₃的测试产量。该研究为类似深层页岩气井压裂设计提供了依据。     

深层页岩气水平井“增净压、促缝网、保充填”压裂改造模式——以四川盆地东南部丁山地区为例

由于埋藏深、地质特征复杂,致使针对中浅层页岩气藏的压裂工艺不能完全满足四川盆地东南部丁山地区上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组深层页岩气储层改造的需要。为此,将地质与工程研究紧密结合,优选页岩气"地质与工程双甜点"区,开展深层页岩气水平井压裂技术攻关研究,对以往仅适用于中浅层页岩气储层的压裂模式进行改进,并将改进后的压裂模式与工艺应用于丁山地区3口深层页岩气井。研究结果表明:①该区西北部深层页岩气储层具备地质、工程"双甜点"特性,天然裂缝、层理缝发育为压裂后复杂缝网的形成创造了有利条件;②基于"双甜点"区域,研究形成了"前置酸+胶液+滑溜水+胶液"混合压裂模式,采用高黏滑溜水以提高液体携砂能力及造缝效果、"控近扩远"压裂工艺以提高远井地带有效改造体积、超高压装置以提高施工排量和缝内净压力;③3口深层页岩气井经过储层改造后,增产效果显著,测试页岩气产量介于10.50×10~4～20.56×10~4 m~3/d。结论认为,改进后的压裂模式与工艺可以为该区深层页岩气储层改造提供技术途径,为深层页岩气勘探开发取得突破提供支持。     

密切割分段压裂工艺在深层页岩气Zi2井的应用

深层页岩储集层高温、高地应力、高水平应力差特征明显,常规分段压裂后,储集层改造体积偏低,裂缝复杂程度偏低,气井测试产量偏低。主要原因是,深层页岩气井压裂施工期间高泵注压力、低施工排量在常规分段参数条件下不利于提高裂缝复杂程度,导致簇间储量动用不充分。为提高工艺技术适用性及储集层改造效果,开展了深层页岩气压裂工艺优化研究,结果表明,密切割分段压裂工艺有利于增加簇间应力干扰,提高裂缝复杂程度,提升簇间资源动用效率。Zi2井初期采用常规分段压裂工艺,在压裂设计指标执行率较低的情况下,开展了密切割分段压裂工艺现场试验,裂缝复杂程度及单井储集层改造体积提升明显,证明了密切割分段压裂工艺在研究区深层页岩气井中的适用性。     

元坝气田HF-1陆相深层页岩气井分段压裂技术及效果

陆相深层页岩储层的改造难度比普通浅层页岩储层更大,其主要的改造措施是以水平井加上大型分段压裂为主。元页HF-1井便是四川盆地元坝气田的1口陆相超深页岩气水平探井,完钻斜深4 982m,垂深3 661.80m。为此,在分析陆相超深页岩储层改造技术难点和试验研究的基础上,优选出一套适用于本井储层改造的技术方案:采用自主研发的复合压裂液和压裂工艺技术,进行大排量、高砂比、大砂量、多级可钻式桥塞封隔分段压裂改造。除第一段采用连续油管射孔、光套管压裂外,后续各段均采用地面泵送"电缆+射孔枪+可钻桥塞"工具串,入井至预定位置,电缆点火座封、桥塞丢手后上提射孔枪至射孔位置进行射孔,随后进行分段压裂,施工结束后快速钻掉桥塞进行测试。现场实践结果表明:超深页岩气储层压裂达到了"一天两段压裂"的目的,刷新了施工排量最大、单段加砂量最大、平均砂比最高、钻塞时间最短等17项国内页岩油气井压裂作业施工技术指标。该井的储层改造成功为以后国内深层页岩气水平井实施大型分段压裂改造积累了技术及现场施工经验。