大牛地上古生界气藏压裂效果的试井评价

大牛地上古生界砂岩气藏致密低渗,通过对气藏51井(层)次的压前压后测试资料分析,表明储层质量好及含油气性高是加砂压裂后气藏获得高产的关键。根据试井解释理论,通过压裂施工及压前压后试井资料分析试井曲线形态特征及地层参数变化,深入剖析了压裂增产效果的原因,为气藏今后压裂选层、措施方案改进提供依据。     

塔巴庙地区上古生界气藏产能控制因素分析

鄂尔多斯盆地东北部塔巴庙地区上古生界气藏属致密低渗气藏，加砂压裂是该气藏开发投产的重要方式。测试资料统计表明，气藏经压裂后增产效果显著，90%以上的压裂井层达到或超过工业产能。气藏流体特征研究表明，气藏上部盒_2-3段的天然气是经山₁-盒₁段相对发育的区域性有效垂直裂缝由下部太原组、山西组生烃层运移上来的，表现出盒_2-3段的地层压力系数高和天然气组分中轻烃(CH₄)含量高的特点，使得压裂后高产能井主要集中分布在上部盒_2-3段；气藏试采曲线分析亦表明气藏上部地层能量和产量较下部高。通过气藏地质、测井、测试等资料综合分析研究，认为高含气丰度和适宜的压裂施工规模是气层压裂后获得高产能的必要条件，提出气藏压裂选层应优选上部盒_2-3段河道沉积含气砂体。文章的分析方法对同类型气藏的研究具有一定的指导和借鉴意义。     

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。     

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。     

大牛地气田盒1储层长水平段压裂工艺技术研究与应用

鄂尔多斯盆地大牛地气田属于特低渗致密砂岩气藏,水平井多级分段压裂技术是开发此类低渗油气藏的重要技术,而如何设计优化长水平段的裂缝参数和施工参数,是进一步提高压后效果的关键。根据大牛地气田盒1储层特点,以压后累计产气量为目标,以气藏数值模拟、裂缝模拟为技术手段,研究了长水平段水平井多段裂缝压后产量的影响因素,如裂缝条数、裂缝间距、裂缝半长、裂缝导流能力、前置液加量、平均砂比、加砂规模等。通过现场试验与评价,形成了盒1储层长水平段水平井多段压裂设计优化技术,为大牛地气田下一步水平井分段压裂多段裂缝优化提供了依据。     

大牛地气田盒3段致密储层评价与预测

大牛地气田上古生界气藏具有低压、低孔、低渗、致密的特点，产能普遍较低，储层主要为河流相沉积，非均质性强，气田开发难度很大。为了寻找气田的高产层位和分布区域，为气田的开发部署提供可靠的依据，针对气田主力气层盒3段进行了储层评价和预测的研究。结合盒3段储层的特点，开展了三维储层预测工作，形成了以振幅为主的属性提取分析、以岩性曲线重构为主的岩性反演、以电阻率反演为主的含气性预测等３项行之有效的方法和技术。研究认为，盒3段为辫状河流相沉积，主要储层微相为心滩沉积和河道充填沉积，其中心滩微相是本区的高产部位，河道充填微相产气部位主要分布在下部。通过储层综合评价，把盒3段储层分为了４类，其中一类储层为高产，二类为中高产，三类为低产，四类为非储层。并根据储层预测结果部署了130口开发井，取得了良好的勘探效果。     

大牛地气田大98井区水平井单井设计优化研究

根据大牛地气田大98井区的储层特点,应用水平井数据模拟概念模型对大98井区水平井单井开发方式进行了研究,研究表明:水平井单井水平段延伸方向垂直于最大主应力方向最优,水平段位于气层中部最好,压裂缝尽量穿过含气砂体并采用锯齿型分布最优,平均半缝长为158 m,平均压裂缝间距114 m。研究成果可有效指导致密低渗气田多级压裂水平井单井设计。     

致密砂岩气藏水平井细分段适应性分析

水平井分段压裂是致密砂岩气藏开发的有效手段,数值模拟表明,缩短缝间距,可以大幅度降低油气流动压差,从而提高单井产量。随着储层品质变差,川西沙溪庙组气藏常规分段(缝间距80~100m)效果变差,采出程度低。在地层压力不同的区域,采用自主研制的不动管柱不限级数滑套分段工具,试验了水平井细分段、拟体积压裂改造。不动管柱分段数最多达到20段,平均段间距为46.3m,平均入地液量为2 775.6m~3。压后对比表明,高压气藏压裂效果好,生产相同时间,较常规分段井累计产量高,稳产好;但常压气藏压后压力降落快,返排困难,压后效果差。对此,结合岩心伤害实验分析了常压气藏压后效果差的原因,认为长时间、大液量施工,对储层渗透率伤害大,同时常压储层地层能量低,滤失到储层的液体难以返出,是导致该类气藏细分段、拟体积压裂返排困难,压后效果差的主要原因。建议致密砂岩常压气藏,不采用水平井细分段、大规模拟体积压裂改造;高压气藏可以推广应用。研究为类似气藏开发提供了借鉴。     

大牛地气田纤维脉冲加砂压裂工艺

大牛地气田常规水平井加砂压裂工艺存在支撑剂回流、支撑剂沉降和支撑剂运移堆积导致部分气井压裂效果不理想的情况。为获得大牛地气田上古储层产能上的突破,在开展室内支撑剂沉降实验及砂团稳定性能试验的基础上,结合Fracpro PT压裂软件优化摸拟压裂设计和施工参数,在大牛地气田D66井区DPH-119井二叠系下统下石盒子组盒Ⅰ段进行了纤维脉冲加砂压裂工艺的先导试验。累计注入压裂液3 406.9 m~3,砂量342.6 m~3,液氮量192.9 m~3,纤维量1 573 kg。排液后期采用8 mm油嘴控制放喷求产,计算无阻流量6.53×104m~3/d。与同层位地质显示接近的DPH-128井相比,产量提高了15.1%,取得了较好的效果。该技术为大牛地气田气井的压后高产及高效返排提供了重要的技术支持。     

鄂尔多斯盆地北部大牛地气田成岩成藏耦合关系

鄂尔多斯盆地北部大牛地气田上古生界含气层系多,储量规模大,是一个典型的大型煤成气田。对源岩及天然气地化特征、源岩热演化模拟、储层岩石学、成岩演化及相关成藏要素的综合研究表明,大牛地气田具有“两个生气中心,储层致密化前后分明,早期侧向运移,晚期垂向充注”的成藏模式,形成了研究区内两种不同类型的气藏,即西南角的盒2段和盒3段辫状河道砂体储层气藏和东北角的太2段障壁砂坝储层气藏,生气中心和储层致密化对上古生界天然气成藏有着重要的控制作用。     

大牛地气田砂岩储层敏感性实验研究

在钻井、压裂等开发过程中会对砂岩储层造成伤害，如果解决不善，将直接严重影响天然气的产量。为减少在大牛地气田开发过程中对砂岩储层造成伤害，文章针对砂岩储层的敏感性进行了试验研究。分析鄂尔多斯盆地大牛地气田砂岩储层的敏感性伤害机理认为，在钻井、固井过程中应选择较好的钻井液体系，尽量减少钻井液固相颗粒堵塞以及粘土水化膨胀；在压裂过程中应尽量选择破胶效果好，残渣少易反排的压裂液体系，以减少微粒运移、水锁及颗粒固相堵塞等造成的储层渗透率下降；在开采过程中，应注意排采速度以尽量减少对储层的伤害，从而实现气田的高产、稳产。     

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以鄂尔多斯盆地苏里格气田二叠系砂岩储层为例，从常规物性分析数据与探井试气产能的关系入手，在该区气藏地质特征及储层研究的基础上，探索性地建立了适用于该区气藏地质特征的储层工业性分类方法和评价标准，将该区储层按关键物性分析参数分为4类，每一类都对应于不同的工业价值。实践表明，这种储层分类可较好地概括该区砂岩储层的物性分布及级差特征，并能与气井的试气产能建立较好的对应关系，在该区的天然气勘探生产中，对正确评价储层工业价值、试气选层及气层改造方案的制定中都有较好的参考价值。     

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低渗储气藏通常具有低孔、低渗、低压、强水锁等特性，减少外来液体侵入储层，加快压裂液返排，提高压裂液返排率，将直接影响压后的单井产量。文章针对鄂北塔巴庙地区上古生界气藏石盒子组盒1段和山西组山1段，在充分认识储层地质特征的基础上，对N₂增能水基压裂液进行了大量的室内研究，尽可能降低由于压裂液侵入储气层而造成的伤害。同时，通过现场实施表明，该压裂液配方体系能较好地满足压裂工艺及储层的物性，提高了压后压裂液返排率，取得较好的单井产量。     

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榆林气田目的层系位于上古生界二叠系山西组底部。通过大量的化验分析样品数据，采用数理统计的方法对生烃条件、储层物性、储盖组合配置、岩性圈闭类型等成藏地质条件进行了较为深入的研究，认为榆林气田处于鄂尔多斯盆地最大生烃强度区，其烃源岩为石炭—二叠系煤系地层，具备形成大型气田的物质条件。山西组山2段储集层为三角洲分流主河道沉积的中粗粒石英砂岩，具有低孔低渗特征，在低孔低渗背景上，受沉积环境、岩性和粒度等因素影响，发育高效储层，成为该区主要工业产层 。气藏类型为南北向条带状发育的大型岩性圈闭。根据形成机理，将其岩性圈闭进一步划分为原生和次生两种类型。其天然气成藏具有独特的浅水三角洲成藏模式。近期钻井勘探证实榆林气田储集砂体继续向西南方向延伸，呈现出广阔的勘探前景。     

利用灰色关联法分析低渗气藏压裂影响因素

水力压裂工艺是低渗透气田的一项主要增产措施。影响气层压后效果的因素有很多,分析各影响因素对压裂后无阻流量的影响程度,时改善压裂开发效果和提高单井产量具有重要意义,文中利用灰色关联法,对鄂尔多斯盆地盒8低渗透气层的29口压裂井进行分析,研究结果表明：影响压后产量的主要因素依次为储层渗透率、砂量、排量和气层厚度;在其他条件相同的情况下,优选渗透率高、气层厚度大的压裂井,在合理的范围内采用较大的排量和砂量进行压裂施工,能获取较高的产能,文中研究方法为压裂效果影响因素的量化分析提供了新的思路,所得结论为低渗透气层的压裂设计和效果评价提供了可靠的依据。     

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孔隙结构研究是气藏精细描述、储层综合评价的重要内容，文章采用铸体薄片、扫描电镜、铸体图像分析、高压压汞和恒速压汞等多种技术手段，对苏里格气田的盒8段储层的微观孔隙结构进行了深入的分析和研究。苏里格气田盒8段储层储集空间主要有粒间孔+微孔+溶孔型、溶孔+微孔+粒间孔型、溶孔+微孔型、微孔型等四种组合形式，溶孔+微孔+粒间孔型、溶孔+微孔型两种类型最为常见；孔喉半径峰值分布在0.04～2.34 μm的范围内，连续相饱和度介于12.36％～36.77％，孔喉连通性较差。总体上看，盒8气藏主渗流喉道半径偏小，气体启动压差较大，气井一般需要进行改造方可获得较高产能；孔隙结构具有“大孔隙、小喉道、微裂缝不发育、孔喉连通性差”的特点，这种孔隙结构在开发过程中具有潜在的水锁伤害。     

大庆探区深层特殊岩性储层压裂改造技术

以往大庆探区深层特殊岩性储层压裂效果不佳。通过全面分析复杂岩性深层压裂增产的技术现状，找出了深层砂砾岩储层压裂无高产、火山岩储层压裂施工成功率低的原因。逐步配套完善的大庆探区深层特殊岩性储层增产技术，在大庆探区深层砂砾岩及火山岩储层进行推广应用，见到了显著效果。     

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鄂尔多斯盆地天然气资源丰富，含气层系多，具有上、下古生界复合含气的特征，已发现4个储量达到1×１０１１m3以上的大型气田。通过对生烃、沉积、储层、圈闭保存条件等的综合研究，认为上古生界具有煤系地层“广覆式”生气特色，三角洲分流河道中粗粒石英砂岩是上古生界高效储层的主要岩石类型，圈闭以大型岩性圈闭为主，天然气成藏条件优越，勘探领域广阔，仍具有发现大型气田的地质条件；下古生界具有混源气特征，白云岩风化壳岩溶储层是主要储集岩类型，圈闭以古地貌—岩性复合圈闭为主，勘探潜力较大。     

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BJ石油服务（中国）有限公司（简称BJ公司）在苏里格气井进行了两口井的压裂试验，压裂液采用对低渗透低压气藏排液有效的CO₂酸性交联液压裂液体系，增稠剂采用羧甲基羟丙基瓜尔胶，交联剂采用有机锆交联剂；施工前进行小型测试压裂，确定储层的滤失系数、裂缝延伸速度、延伸压力、裂缝闭合压力等重要设计参数；施工设计中预前置液中加入纯CO₂，能增加溶解气驱的能量，CO₂可以起到冷却作用，达到降低储层温度的目的；在人工裂缝的尺寸方面采用了宽、短裂缝的设计,采用高强度支撑剂——陶粒提高缝长和改善导流能力，加大前置液量和提高末端砂比技术，前置液比例达到50%以上，而在后期的施工过程中，迅速将支撑剂浓度由200 kg/m2提至1000 kg/m2，施工过程中很好地运用端部脱砂技术；加强现场质量控制，对指导压裂施工具有较大的借鉴作用。     

页岩气水平井增产改造体积评价模型及其应用

目前,已有的水力压裂储层增产改造体积(SRV)评价方法主要包括微地震监测法、倾斜仪测量法以及数学模型计算法,其中,直接测量方法都存在着成本高、可复制性差的不足,而理论模型计算SRV可以降低成本,提高计算的速度和结果的准确性、可靠性。为此,在分析目前SRV评价模型局限性的前提下,基于水平井分段分簇压裂裂缝扩展理论、岩石力学理论和渗流力学理论,考虑页岩气水平井分段分簇压裂裂缝扩展过程中流体扩散渗流场和裂缝诱导应力场同时改变对页岩体天然裂缝的触发破坏机制,针对页岩气储层水平井分段分簇缝网压裂建立了一套SRV数值评价模型(以下简称新模型),并据此对分簇裂缝延伸行为、水力裂缝诱导应力场变化、水力压裂储层压力场抬升以及天然裂缝破坏区域的扩展进行数值模拟与表征,计算储层改造总体积,并在涪陵国家级页岩气示范区X1-HF井对新模型进行了矿场应用验证。结果表明:(1)新模型的计算方法与页岩压裂过程储层SRV实际物理演化机制相一致,可实现对SRV更准确地计算和定量表征;(2)新模型模拟所得SRV与现场微地震监测结果较为吻合;(3)示范区内水平井分段压裂形成的SRV能够满足页岩气高效开发的要求,压裂增产效果明显。结论认为,新模型具有较高的准确性和可靠性,对于涪陵页岩气示范区后期页岩气缝网压裂优化设计、井间距调整和加密井部署设计等都具有重要的指导作用,值得大规模推广应用。