涪陵页岩气大规模缝网压裂关键技术及应用

为深化认识涪陵页岩气大规模缝网压裂关键技术,系统分析了缝网形成机理和水力压裂条件,给出了工区适用的压裂液体系与支撑剂组合。应用结果表明,涪陵地区龙马溪组页岩具有形成复杂规模缝网的地质条件,"复杂网缝+支撑主缝"压裂模式及压裂作业后期采用中粘线性胶延伸扩展主裂缝方法,解决了压裂面临的问题,为后期规模高效开发提供了良好研究与试验基础,值得规模化推广。     

涪陵页岩气田裂缝复杂度的有效方式研究

涪陵页岩气田地质构造复杂多样,针对一些区域大尺度天然裂缝、构造缝发育的问题,开展暂堵转向压裂工艺研究。受天然裂缝程度、地应力、地质构造等影响,压裂施工受大尺度天然裂缝的诱导,缝内净压力较主体区偏低,人工裂缝复杂度有一定幅度降低。产气剖面资料进一步验证暂堵压裂工艺是一种提高涪陵页岩储层人工裂缝复杂度的有效方式。     

砂泥岩交互储层支撑剂导流能力实验及应用

在砂泥岩互层的压裂施工中,由于压裂层数多且薄,所造缝的缝宽较窄,且由于支撑剂的大量嵌入,导致支撑裂缝导流能力进一步变差.为使裂缝参数与地层参数相匹配,在时不同粒径、铺砂浓度和支撑剂嵌入等复杂条件下的导流能力进行评价的基础上,进行了组合粒径实验研究,结果表明:尽管在闭合压力较小时,20/40目与16/30目组合粒径导流能力均与16/30目支撑剂有较大差距,但随着闭合压力的升高,使用组合粒径(20/40:16/30=3:1)获得的裂缝导流能力已经接近单一粒径(16/30目)的导流能力.现场对Y34-38井优化得到了组合粒径的最佳比例,压裂施工后取得了显著效果.研究成果对胜利油田滩坝砂岩储层的压裂改造有重要的指导意义.     

页岩气支撑剂缝內铺砂形态分析

支撑剂在页岩裂缝中的铺砂形态对裂缝的导流能力和增产效果具有重大影响,裂缝的导流能力越大,水力压裂的效果越好,有效期越长,压裂获得的收益就越大.通过对支撑剂在裂缝内运移沉降进行数值模拟,对影响支撑剂运移沉降的因素进行分析,形象模拟在页岩储层中不同加砂模式下缝内铺砂形态,对后期在页岩气储层中加砂提供技术支撑.     

鄂西渝东东岳庙段页岩储层水力裂缝扩展形态与影响因素研究

页岩储层压裂的核心是形成复杂缝网,因此,水力裂缝的起裂、扩展及各工程条件等对压裂缝网的形成都有着重要的影响。对建南气田页岩天然露头展开真三轴物模实验,并对试验结果进行定量分析与表征。分析认为:东岳庙段页岩储层可压性较好,通过水力压裂能形成复杂裂缝系统;东岳庙段页岩储层存在3种裂缝延伸模型,并以模型Ⅲ为最主要的裂缝延伸扩展模型;高角度缝、压裂液粘度和排量是决定压后裂缝形态的主要因素。     

页岩气支撑剂缝内铺砂形态分析

支撑剂在页岩裂缝中的铺砂形态对裂缝的导流能力和增产效果具有重大影响,裂缝的导流能力越大,水力压裂的效果越好,有效期越长,压裂获得的收益就越大。通过对支撑剂在裂缝内运移沉降进行数值模拟,对影响支撑剂运移沉降的因素进行分析,形象模拟在页岩储层中不同加砂模式下缝内铺砂形态,对后期在页岩气储层中加砂提供技术支撑。     

江陵凹陷新沟嘴组深井压裂工艺技术研究

针对江陵凹陷新沟嘴组深井地层温度高、应力高、施工压力高等导致的压裂改造困难等问题,选用先进射孔弹复射孔,优化压裂管柱组合降低摩阻,优化液体配方适应储层及精选支撑剂组合匹配裂缝系统,前置酸降低破裂压力,多级粉陶段塞打磨降低近井裂缝弯曲摩阻,提高压裂设备等级等措施,加大了深井的改造强度,提高了泄油面积,取得了一定压裂效果。     

沁端区块煤层气井压裂支撑剂优选实验研究

根据沁端区块煤储层特点,进行支撑剂优选研究和煤层气井压裂裂缝导流能力实验研究,对比分析了在不同闭合压力下铺砂质量浓度、支撑剂粒径、支撑剂粒径组合、支撑剂嵌入等因素对煤岩层导流能力的影响,优选出了煤层压裂改造用支撑剂体系。研究结果表明,支撑剂充填层导流能力随闭合压力的增加而降低,支撑剂粒径越大其导流能力越高,在压裂施工条件允许情况下应尽量多使用大粒径的支撑剂;沁端区块宜采用20/40目和16/20目兰州石英砂作为压裂用支撑剂,并确定了体积比为4∶1的支撑剂粒径组合方式;加大铺砂质量浓度能够在一定程度上提高裂缝的导流能力,降低支撑剂嵌入对导流能力的影响。     

基于动态演化的深层页岩裂缝延伸规律研究

由于埋深、应力环境、力学性质等的显著变化,深层页岩较中浅层页岩缝网形态发生了明显变化。针对深层页岩储层特点,结合利用DFN计算模型和Kaiser声发射-莫尔库伦圆室内试验,通过多因素分析,研究了深层页岩不同阶段裂缝起裂及延伸扩展的形态,并以此为基础,揭示了深层页岩裂缝系统形成过程中,各主要阶段的动态演化规律,即:主干裂缝→分支裂缝→微裂缝的变化过程。根据不同阶段裂缝特征,制定合理的压裂工艺,对于提高深层页岩改造效果具有重要指导作用。     

页岩储层压裂缝网形成条件分析及波及体积计算

在分析页岩压裂缝网形成条件的基础上,基于线网模型计算了页岩气藏缝网压裂波及体积的大小,分析施工排量、压裂液黏度、裂缝密度及地层水平主应力差对缝网形成大小的影响。结果表明,施工排量越大、裂缝密度越大、压裂液黏度越低及地层水平应力差越小时,缝网形成的结构越复杂,储层与裂缝接触面积越大。     

致密储层压裂缝网渗透性变异的影响因素分析

页岩储层的渗透性是页岩气开发过程中的最为重要的指标之一。在页岩气储层压裂后的排采过程中,储层渗透性会随储层压力、孔隙压力等的降低而发生变化。本文从微观层次上对储层基质微纳孔隙收缩效应、气体滑脱效应对页岩储层渗透性影响的力学机制进行了分析,从宏观层次上分析了储层岩体蠕变、裂缝缝面闭合蠕变、储层衰减应力变化对压裂缝网渗透性影响的力学机制。结果表明：在压裂排采期,基质微纳孔隙页岩吸附气体解吸造成的基质收缩效应和气体滑脱效应会在一定程度上增大压裂储层的渗透率,但基质收缩效应对储层岩体渗透性的影响十分微弱,气体滑脱效应在低压条件下会增加储层岩体的渗透性。由于储层水力改造增加了岩体破碎程度,提高了岩体含水率,水力改造区内储层岩体长期蠕变会极大的压缩缝网空间,降低导流裂缝的渗透性。此外,与储层压力减小有关的裂缝壁面闭合蠕变、地层压实变形会致使水力裂隙开度和渗透性进一步降低。     

体积压裂页岩油储层渗流规律及产能模型

利用岩心实验,研究页岩油储层纳微米孔喉渗流规律.基于分形理论,采用双重分维(缝宽分维和迂曲分维),对体积压裂裂缝面密度、等效渗透率等参数进行表征.页岩油储层体积压裂开发过程中,流体的流动分为椭圆缝网内渗流区和主干缝内线性渗流区2个区域,建立二区耦合稳态渗流数学模型,推导页岩油体积压裂改造储层直井产能方程,模拟计算压裂井产能及分析压裂裂缝参数对产能的影响.结果表明:缝宽分形维数越大,裂缝面密度越大,基质—裂缝等效渗透率越大;当裂缝面密度较大时,增加储层改造宽度对产能提升有较大影响;次生缝导流能力越高,提高主干缝导流能力对产能影响越大,次生缝导流能力越小,影响越小.     

龙马溪组页岩可压性实验评价

针对目标区块龙马溪组露头制作岩样,分别进行矿物组分测量、岩石力学测定及水力压裂实验,以验证目标区块页岩的可压性。测得储层岩样平均脆性指数为56.65,水平应力差异系数为0.11,可知该层在进行水力压裂时能形成复杂的裂缝网络。通过岩样水力压裂破坏实验,发现岩样水力压裂后裂缝条数较多,平均为38条,裂缝网络较复杂。最后验证了该层页岩良好的可压性,在水力压裂施工时可以形成复杂缝网。     

江陵凹陷薄互层压裂技术研究与应用

江陵凹陷薄互层为低渗透储层,是勘探的主力区块。平面上断层分布复杂,纵向上砂泥交互隔层差,储层纵向上应力差异小,导致压裂缝高易失控、加砂困难。特殊储层特征影响压裂施工规模与裂缝匹配性,通过对薄互层裂缝延伸方向及压裂缝高扩展影响因素分析,结合压裂缝高扩展规律形态,开展缝高预测及综合控制技术研究,认为影响缝高的主要因素为缝内净压力,采用组合压裂液、组合排量,支撑剂段塞配套工艺,以及增效压裂液和防盐敏压裂液两种低伤害压裂液体系等压裂改造技术,可增强压裂效果。江陵凹陷薄互层7井次的压裂实践验证了这一认识,为预计控制储量1 150×10~4 t的有效动用提供技术支撑。     

缝网压裂液体系现场应用比较——以南襄盆地泌阳凹陷页岩油气藏压裂改造为例

通过对南襄盆地泌阳凹陷页岩油气藏缝网压裂改造常用的滑溜水、GW-27线性胶、羟丙基胍胶线性胶三种压裂液体系从体系选择、配方及作用机理的比较,以及对压裂施工现场数据的分析,确定了压裂液体系摩阻梯度大小顺序、复配比例和压裂液体系最低摩阻时增稠剂的质量分数,找到了其适用范围。运用此项技术对泌页HF1井改造后,储层得到了改善,增产效果显著。     

压前测试评价在异常高压致密气藏应用研究

压裂测试技术的选择及其分析对压裂设计原则和规模大小的确定至关重要,开展气藏压前测试评价技术可以达到认识储层应力特征、滤失特征和裂缝延展特征的目的,验证裂缝垂向延伸高度与软件模型的一致性.以沙特阿拉伯鲁卜哈里盆地X-2S井为例,针对储层物性认识不清的问题开展了注入/压降测试,求取储层有效渗透率;针对交叉偶极声波测井数据解释储层地应力剖面表现出缝高难控制的特征,开展了小型压裂测试及井温测井,计算储层应力剖面和缝长、缝高延展特征;针对侧钻斜井的问题开展了阶梯测试,求取了孔眼摩阻和近井筒摩阻.系统的压前测试评价技术可获取探井致密气藏改造的重要井层资料,对指导主压裂安全施工具有重要作用,为国内异常高温高压致密砂岩气藏压裂提供了借鉴.     

川南深层五峰—龙马溪组页岩工程“甜点”地震预测技术

页岩气是人工改造气藏,好的压裂改造效果是页岩气井获得高产的关键,通过地球物理方法对页岩储层参数进行预测,判断页岩是否为工程“甜点”,是页岩气地球物理研究的重要内容。以地震弹性参数反演为基础,引入E/λ脆性系数表征页岩脆性,利用改进的CPS模型计算页岩正常压实趋势提高地层压力预测精度,基于线性滑动理论地应力预测技术确定地应力方向及水平应力差率,实现页岩储层的脆性、地层压力、地应力预测,形成页岩气工程“甜点”地球物理预测技术系列。在川南深层龙马溪组进行优质岩页工程“甜点”地球物理预测应用,表明脆性较高、地层压力系数高、水平应力变化率小的区域为页岩气工程“甜点”,是压裂改造易于压开、易于形成复杂缝网的优势储层。页岩的工程“甜点”地球物理预测为页岩气的地质—工程一体化研究提供了重要参数,支撑页岩气的综合评价、水平井部署、压裂设计,是页岩气高质量勘探及高效开发的保障。     

东平1井长7储层体积压裂技术适用指标分析

东平1井位于鄂尔多斯盆地天环向斜中段圈湾子凸起,主要发育深灰、灰色泥岩,底部为张家滩页岩。从岩性、脆性指数、天然裂缝发育程度、地应力特征等角度,对东平1井长7储层进行体积压裂可行性论证。与国内外油田的页岩油藏进行比较,总体来看该储层存在实现体积压裂的可能性,但形成复杂缝网的可能性较小。     

常压页岩储层改造认识与实践

国内某常压区块地质构造复杂,存在部分高角度缝,水平应力差异大,人工裂缝易沿高角度缝和最大应力方向延伸,复杂缝网形成困难。地层压力系数小于1.2,压裂液返排困难,测试产量低,商业开发价值小。通过对该区块储层研究,借鉴国内外常压页岩开发经验,采用"密切割非均匀射孔+连续加砂"改造工艺,增加裂缝复杂度,提高改造体积,并针对常压储层孔隙压力低,排采困难,优化电潜泵排采工艺,缩短排采周期,提高常压地层测试产量,实现该常压区块页岩储层商业开发。     

页岩暂堵转向压裂水力裂缝扩展物模试验研究

暂堵转向压裂是提高页岩储层重复压裂缝网改造效果的重要手段，然而该压裂工艺对页岩水力裂缝扩展规律的影响机理尚不明确。因此，基于室内真三轴压裂物模试验，研究页岩暂堵转向压裂裂缝起裂与扩展规律，分析地应力及注入速率等因素对水力裂缝延伸行为的影响，并通过油藏改造面积(SRA)定量表征暂堵转向压裂缝网改造效果。结果表明，暂堵剂可有效封堵初始裂缝，憋压促使水力裂缝发生缝内转向或激活原生天然裂缝系统，提高页岩缝网复杂程度；根据最终水力裂缝形态展，可划分为4种基本类型，包括台阶状缝、激活天然弱面的横切缝、简单多裂缝以及复杂多裂缝网络；不同地应力差异条件下暂堵机理及裂缝延伸规律不同，当水平应力差小于12 MPa时，暂堵剂通过封堵近井筒初始张开的原生层理或天然裂缝，诱导产生与天然裂缝斜交的二次裂缝，当应力差高于15 MPa时，近井筒天然弱面难以激活，暂堵剂通过封堵垂直井筒的初始横切裂缝，诱发形成平行多横切裂缝；增大注液排量可以提高多裂缝形成几率及裂缝沟通面积。