大牛地气田水平井分段压裂技术研究与应用

针对大牛地气田水平井增产的需要, 通过建立气藏水平井分段压裂产能模型, 优化了致密气藏水平井分段压裂裂缝参数; 研究了套管井机械封隔分段压裂工艺、 裸眼井水力喷射定点分段压裂工艺、 裸眼封隔器分段压裂与完井一体化工艺, 形成了适合大牛地气田水平井分段压裂的关键技术; 现场试验表明, 分段压裂配套技术较好地实现了水平井增产稳产, 为水平井在大牛地气田的工业化应用提供了支撑。     

大牛地气田盒1段气藏水平井分段压裂工艺研究与实践

针对大牛地气田盒1段气藏低压、低渗、储层品质差、气井控制半径小、单井无法经济有效建产、储量动用率低等问题,采用中长水平段+三维地震预测+分段压裂设计优化及管外封隔分段压裂工艺技术实现了盒1储层的有效建产,通过现场应用效果对比表明,水平井施工成功率达到99.2%,措施有效率93.3%,压后产能达到直井产能的5.2倍,实现了难动用储量的高效开发,为大牛地气田盒1段气藏的有效动用提供了技术保障。     

纤维防砂压裂技术在大牛地气田水平井的应用

大牛地气田是中国石化重要的天然气生产基地,自2011年大规模使用水平井开发以来水平井数量逐年增加, 截止2013年底大牛地气田水平井产量占总产量的45%,取得较好的开发效果。 数据统计显示, 在排液及生产过程中出砂的井占总水平井的14.8%,为防治支撑剂回流, 降低水平井排液及生产过程中的安全隐患,优选了纤维材料, 同时优化纤维加量为支撑剂重量的5‰~7‰, 形成了水平井纤维防砂压裂技术,在DP104s等井应用取得了较好的防砂效果。     

大牛地气田分段多簇缝网压裂技术

针对大牛地气田储层品质逐渐变差,现有水平井分段压裂技术无法有效扩大储层改造体积,从而影响气井产能释放的问题,结合大牛地气田储层地质特征,按照缝网压裂理念,文中开展了大牛地致密砂岩储层缝网压裂可行性分析,进行了水平井分段多簇压裂射孔参数优化、缝网裂缝参数优化及施工参数优化研究,形成了一套适用于大牛地气田致密气藏的缝网压裂技术,确定了大牛地致密砂岩气藏水平井分段多簇压裂合理簇间距及裂缝参数等。该技术在大牛地气田现场应用2口井,平均单井产量较邻井提高了51%,无阻流量较邻井提高了50%,增产效果明显。     

大牛地气田DP35-1水平井分段压裂技术

水平井分段压裂技术是提高低渗透致密气藏开采效果的关键。针对大牛地气田DP35—1水平井水平段井眼小、水平井段长和气层平面非均质性强的特点,在分析了水平井段分段地应力分布特征的基础上,提出了优化分段压裂限流射孔的方法;研发的小井眼专用水平井压裂工具,实现了水平井段机械封隔分段压裂;同时利用全三维压裂设计软件对压裂施工程序进行了优化,筛选出适合水平井压裂改造的工作液体系。对DP35—1水平井分4次进行了分段压裂改造,压裂试气结果表明,水平井分段压裂改造是提高低渗透油气井产能的有效途径。     

大牛地气田长水平段井眼轨迹控制方法

准确掌握钻具组合与地层相互作用表现出来的造斜率是控制水平井井眼轨迹的关键。为了实现对鄂尔多斯盆地大牛地气田长水平段水平井井眼轨迹的高效控制,利用大牛地气田长水平段实钻资料进行了统计分析,获得了使用特定钻具组合在复合钻进条件下地层可钻性级值与井眼全角变化率的对应关系。以此为基础,结合螺杆钻具的实际造斜能力,提出了以地层可钻性级值作为设计依据,构建适应地层可钻性的底部钻具组合设计指导原则,并结合现场应用情况形成了考虑岩石性能变化的井眼轨迹控制方法。该方法提高了底部钻具组合及钻进参数优选的针对性和可操作性,进而可达到提高复合钻进进尺比例和长水平段井眼轨迹控制效率的目的。还从井眼轨迹控制技术的角度出发,提出了一种用于钻具组合及钻进参数优选的地层分级方法,并在实际钻井过程中得到了应用和验证。     

大牛地气田水平井水平段虚拟井位深度域反演方法及应用

针对非均质性强烈的复杂储层水平井开发,将水平段测井资料进行采样离散化,并以虚拟直井的方式提取测井曲线,进而从深度域开展岩性随机模拟反演。该方法不仅可以将水平段测井资料有效应用,而且可以根据水平段随钻测井的逐步更新实现水平段动态定量预测。通过大牛地气田试验分析认为,该技术可明显提高单砂体顶底构造及储层内部隔夹层预测精度,对于提高水平井储层钻遇率具有显著效果。     

苏里格气田长水平段水平井快速钻井技术

针对苏里格气田超过1 500 m的长水平段水平井,主要存在以下几方面的技术难点:一是砂体夹泥岩,井壁稳定性比较差;二是地层研磨性强,钻进效率低;三是水平段长,摩阻扭矩大,轨迹控制难度大.文章从井身结构、剖面设计、工艺工具、轨迹控制等方面进行了分析研究,形成适应于苏里格气田开发的长水平段水平井快速钻井技术,并在苏5-3-16H1井进行了成功应用,提高了水平井的机械钻速.     

大牛地致密低渗气田水平井压裂穿层可行性分析

大牛地气田纵向上发育七套气层,目前成熟的水平井压裂工艺技术仅能满足单层开发,如何在不改变现有工艺技术条件下,实现两层同时动用成为一个开发难点。通过数值模拟,对水平井人工裂缝穿层影响因素进行分析,明确了地质因素穿层界限;对施工参数进行优化,确定了一套适合穿层井的最优参数。现场试验表明:水平井压裂过程中人工裂缝能够实现有效穿层,达到了提高单井产量的同时也降低开发成本的目的。     

低孔低渗气田长水平段水平井钻井技术

通过理论研究和现场试验,以国内现有钻井装备条件为基础,形成了包括井眼轨迹控制技术、电磁波随钻测量技术、无固相钻井液技术和欠平衡钻井技术的长水平段水平井钻井配套技术,并在大牛地气田DP4、DP5、DP6等3口井进行了应用.实践表明,充气全过程欠平衡钻井技术提高了大牛地气田机械钻速,达到了在钻井过程中保护油气层、及时发现油气层和提高单井产量的目的.总结了长水平段水平井井眼轨迹控制的基本方法,提出了其他相关技术的发展建议,对于高效开发低孔低渗油气田具有重要的指导作用.     

页岩气水平井分段压裂优化设计新方法

针对页岩气水平井分段压裂形成的复杂性裂缝量化表征困难、压裂优化设计方法不成熟的问题,对已有裂缝复杂性指数表征方法做了进一步深化,考虑各分支裂缝沿主水力裂缝方向的分布密度及其相互间渗流干扰波及面积,提出了新的裂缝复杂性指数表达式,使其不仅仅是一个范围,而是一个具体数值。围绕最大限度提高裂缝复杂性指数的压裂优化设计目标,从配套施工参数的优化与控制、最终预期产量的预测等方面入手,给出了针对水平层理缝/纹理缝发育储层、高角度天然裂缝发育储层的压裂优化设计方法及流程,并提出了天然裂缝分布密度及延伸缝长的定量描述方法。该压裂优化设计新方法在涪陵焦石坝某井进行了试验,其无阻流量比邻井约高26%,证明该新方法能有效提高页岩气水平井分段压裂的效果,对页岩气的经济有效开发具有重要意义。     

低渗透气藏水平井分段压裂分段优化方法研究

水平井分段压裂已成为低渗透气藏高效开发的重要方式,针对储层非均质性强及天然裂缝分布复杂导致压裂效果差的问题,采用四维影像裂缝监测技术,建立了基于测录井曲线的应力薄弱识别方法,并引入应力薄弱发育评价参数K_tr,结合水平井段储层发育特征对分段参数进行优化,从而充分改造应力薄弱段。研究结果表明:在高于K_tr截取值的井段,四维影像监测出起裂的裂缝条数多于设计值,同时压裂后产能高于平均水平。因此,能够应用K_tr值结合水平井段储层发育特征优化水平井分段压裂间距,对改进低渗透气藏压裂段划分方法,提高改造效率与采收率具有重要作用。     

水平井裸眼分段压裂完井技术在苏里格气田的应用

水平井裸眼分段压裂完井是改变低渗透油气田多井低产、转变发展方式、实现少井高产的重要手段。为了最大限度地提高苏里格气田低压、低渗透气藏的产量,苏里格气田采用了水平井裸眼分段压裂完井技术。截至目前,该气田已在15口水平井上应用了水平井裸眼分段压裂完井技术,完井后的产气量是周围常规酸化压裂邻井的5～10倍。介绍了水平井裸眼分段压裂完井管柱的结构、工作原理、技术特点以及配套工具的结构特征。以苏20-13-21H井为例,介绍了水平井裸眼分段压裂完井的设计原则、裂缝参数优化方法、压裂材料优选方法及分段压裂完井的工艺流程。     

水平井裸眼分段压裂酸化工具

水平井裸眼分段压裂酸化工具主要用于油井增产改造作业,它是采用机械封隔的方式将水平裸眼井段各储层分隔开来进行作业的,有效解决了水平井各层段均匀布液和改造的技术难题。工具包括裸眼封隔器、悬挂封隔器、投球滑套、压差滑套、回压阀、自封式坐封装置、回接密封插管、反打开循环滑套、高强低密球、磨铣器、捕球器等多种新型井下工具。现场应用证明:该工具具有通过性好、密封承压性能好、开启灵活可靠、安全性高等特点,增产效果显著。     

大牛地水平井速度管泡沫冲砂技术

大牛地气田部分水平井存在井底出砂现象限制了气井产能,采用常规冲砂工艺时井筒内流体易漏失到地层,造成地层伤害,为此开展了速度管泡沫冲砂工艺技术研究。综合考虑压力、温度、黏度和流体密度的影响,由力平衡原理建立了水平井泡沫临界携砂流速计算模型,经计算得知水平段临界携砂流速是垂直段1.5倍,倾斜段介于两者之间。基于气井泡沫携砂模型,以鄂尔多斯盆地伊陕斜坡东北部的1口水平井DPS-9井为施工试验井,设计了该井施工参数,即井口回压在5.0 MPa内,泡沫液与氮气注入比不超过3∶1,冲砂管柱外径优选为38.1 mm,冲砂液排量0.062~0.239 m3/min。现场应用结果表明,该技术冲砂作业时间短,避免了流体漏失,对储层伤害小,气井共返砂1.50 m3,日产水4.40 m3,日增气量1.20×104m3,增产效果明显。     

致密砂岩油藏水平井分段压裂布缝与参数优化

针对鄂尔多斯盆地致密砂岩油藏五点法联合注采井网的特点,为实现储层改造并控制水窜,对水平井分段压裂的布缝方式和裂缝参数进行了研究.基于水电相似原理,对联合注采井网不同压裂方式进行了电模拟试验,优选了压裂方式及裂缝展布形态;采用油藏数值模拟方法对分段压裂的具体参数进行了优化.电模拟试验结果表明,分段压裂比传统双翼压裂的低压区面积增大36.4%、产能提高72.5%,纺锤形布缝方式最适于五点法联合注采井网;油藏数值模拟结果表明,当裂缝端部连线与油藏边界夹角为23.2°、段间距为92.7 m、裂缝导流能力为15 D·cm时最优.根据研究结果进行了 YP-8 井的压裂设计,压裂后初期日产液量22.66 m3、日产油量18.11 t,投产至今生产基本稳定.研究结果表明,水平井分段压裂采用纺锤形布缝方式,可有效改善近井区域的渗流状况,获得较高的产能,并可均化油藏压力分布,防止过早水窜.      

水平井分段压裂射孔间距优化方法

为了使水平井分段压裂形成更为复杂的裂缝网络体系,提高油气井产量,以均质、各向同性的二维平面应变模型为基础,建立了人工裂缝诱导应力场数学模型,并结合诱导应力场中水平最大、最小主应力方向发生转向作为裂缝转向判断依据,形成了射孔间距优化方法。研究结果表明,随着裂缝间距的增大,诱导应力分量逐渐减小;裂缝间距一定时,在最小主应力方向附加的诱导应力比最大主应力方向附加的诱导应力大,两者之差呈现先增大后减小的变化趋势。对川西水平井射孔簇间距进行了优化,压裂后输气求产,与邻井选取较大射孔簇间距压裂求产对比,增产效果明显。该射孔间距优化方法对低渗透储层水平井分段压裂设计有一定的指导意义。      

水平井缝网压裂裂缝间距的优化

为了让致密油气藏分段压裂时形成的水力裂缝和天然裂缝相沟通,形成复杂缝网,提高水力压裂增产效果,采用数值模拟方法研究了水平井缝网压裂的缝间距优化问题。建立了均质、各向同性储层内二维水力裂缝的诱导应力差模型;根据裂缝转向机理,推导出了缝间最大诱导应力公式,确定了最优间距。结合现场数据,计算了泊松比为0.2~0.5、缝间距为40~90 m时的缝间诱导应力。计算结果表明:地层的泊松比越小,裂缝的诱导应力差越大,诱导应力的传播距离越远;随着与裂缝距离的增加,诱导应力差呈现先增大后减小的趋势;当2条裂缝之间的距离为最优间距时,缝间的诱导应力差最大。研究表明,优化裂缝之间的缝间距,可以使裂缝之间的诱导应力差达到最大值,形成复杂的裂缝网格,提高油气与井筒之间的连通性。研究结果为低渗透油气藏缝网压裂时的裂缝优化设计提供了参考。      

水平井分段压裂及现场实施技术

通过对水平井分段压裂工具研制、分段压裂裂缝参数优化及现场实施技术的研究,形成了适合于该储层的工艺。通过在XS21—21H井等多口水平井中成功应用,获得较好改造效果,为该类储层的高效开发打下坚实的技术基础。     

堵塞球分段酸压技术在水平井的应用

堵塞球分段酸压技术在直井中应用较为成熟,当选用密度与酸液相近的堵塞球在水平井分段酸压中实施封堵孔眼时,堵塞球在井内的沉降、附着力和封堵效率计算可以借鉴直井中的相关原理。通过对堵塞球分段酸压工艺原理进行分析,初步形成了投球酸压最小排量控制技术,同时提出了堵塞球分段酸压的施工原则。