压裂液返排率的理论计算

压裂液返排率是评价压裂效果的一个重要参数,而返排率的求取往往是压裂施工结束后现场液体收集得到,缺乏相关理论模型进行预测。为了丰富压裂设计及评价理论体系,从压裂液返排机理出发,考虑裂缝闭合前后压裂液返排不同的返排过程,根据物质平衡原理、岩石力学和渗流力学,建立了返排率计算的数学模型,分析了地层渗透率、孔隙度、裂缝导流能力、破胶压裂液黏度对返排率的影响,计算结果表明,地层孔隙度对压裂液返排率影响较小,破胶压裂液黏度、裂缝导流能力、地层渗透率对返排率影响较大,提高破胶压裂液黏度和裂缝导流能力对于返排率的提高有重要的意义。     

基于早期返排历史数据的水平井分段压裂效果评价方法

压裂液早期返排历史数据可用于评价水平井分段压裂效果,而有效裂缝孔隙体积是反映压裂效果的重要参数,但目前基于压裂液返排历史数据的有效裂缝孔隙体积计算方法存在准确性不高的问题。为此,基于北美最新的基于返排历史数据计算初始有效裂缝孔隙体积的研究成果,应用产量不稳定试井中的流动物质平衡方法,结合传统的产量递减方法,提出了一种利用返排历史数据定量求取有效裂缝孔隙体积的方法,并以国内某口分段压裂的致密油水平井为例,详细介绍了该方法的计算分析过程,计算发现,仅有21%的注入压裂液对裂缝导流能力有贡献。研究结果表明,该方法能有效提高有效裂缝孔隙体积计算结果的准确性,可以对水平井分段压裂效果进行正确评价。      

胭脂红示踪剂在评价压裂液返排中的应用

针对川西地区SF气田近期部分水平井压后返排率和测试产量较低的问题,采用胭脂红示踪剂来评价压裂液返排情况。将胭脂红定量加入到水平井某一分段的压裂液中,通过检测返排液中胭脂红的含量来评价返排率。针对返排液中的杂质影响测量准确性的问题,建立简便可靠的比色卡法来判断返排液中的胭脂红浓度。在SF气田应用了4口水平井,定量描述了2口井的返排情况,定性判断另外2口井示踪压裂段液体并未返排。应用结果表明,胭脂红作为示踪剂能够定性/定量评价示踪段的返排情况,为水平井的压裂设计提供重要的理论依据。     

示踪剂技术在致密砂岩气藏压裂中的应用

为了了解临兴中区块致密砂岩气藏压裂液返排情况,分析压裂效果,开展了压裂示踪剂监测技术研究工作,并将其应用于该区块2口井压裂监测中。在A水平井9段压裂中注入9种有机微量示踪剂,在目标井B井2层暂堵分段压裂的5个段塞中加入不同示踪剂,通过取样测试示踪剂浓度并在返排阶段计算压裂液返排率。结果表明,A水平井各段压裂液返排率上升趋势与累计返排量上升趋势基本一致。12天返排基本结束后,第9段返排率为20.73%,第7段返排率为18.69%,第6段返排率为15.35%,其余各段返排率均小于10%,其中第1段、第2段和第3段返排率小于5%。该井总返排率为11.79%,第9段、第7段和第6段返排率高于总返排率,说明这几段是主要的返排贡献段。B井第1层前置液返排率为6.75%,第1层携砂液返排率为13.44%,暂堵剂返排率为13.71%;第2层前置液返排率为28.10%,第2层携砂液返排率为25.19%。此次施工B井并未单独进行暂时封堵,而是同时进行了2层压裂。以上成果认识,为压裂液返排提供了一种有效的监测手段。     

瓜胶压裂液体系示踪剂的筛选

在油气田开发过程中,多数油气井压裂通常是采取分段压裂,各层段一起合排,此过程目前常用总的返排量来判断整体压裂液的返排效果,而无法了解各个层段压裂液的返排情况。为了评价各层段压裂液的返排效果,可在各层段压裂过程中加入一定浓度的不同示踪剂,在返排时对压裂液返排液进行连续取样,检测返排液中各种示踪剂的浓度,从而判断各层段的返排效果,计算压裂液在地层中的残留量。而在压裂中所用示踪剂需要与压裂液配伍,对油田常用的几种示踪剂进行了实验评价。实验研究结果表明,小分子醇类和无机阴离子(SCN-和Br-)不适合作为瓜胶压裂液示踪剂,2种微量物质TA和TB与瓜胶压裂液配伍,不会对压裂液成胶和破胶产生影响,并且由于其在地层环境中有较低的吸附量,不会对定量测量造成影响,可初步选为压裂液示踪剂。     

川西水平井分段破胶及液氮增能工艺的优化

目前川西水平井分段压裂后普遍存在返排效果不理想的问题,许多井的液体返排率不到50％,这是直接影响压后产量的重要因素。因此,如何减少压裂液对地层的二次污染,提高压后返排效果成为亟待解决的问题。通过跟踪2012年川西地区水平井分段压裂的实际情况,结合水平井分段压裂的特点,立足于室内实验,通过分析分段破胶工艺的实验及计算不同加入方法的液氮增能结果,对川西水平井分段破胶及液氮增能工艺进行优化,并提出相关建议。     

基于返排数据计算页岩气井压裂有效体积的方法及应用

页岩气多段压裂水平井的缝网参数通常利用产气数据解释获得。虽然对产气数据进行解释能得到裂缝参数，但很难获得压裂有效体积。为快捷地获取页岩气井压裂有效体积，该研究建立了页岩气多段压裂水平井压裂液返排数学模型，并结合水相物质平衡方程和渗流方程，推导获得了页岩气井多段压裂水平井压裂有效体积表达式。通过分析模型解发现，在边界控制流阶段产量规整化压力与物质平衡时间双对数曲线为单位斜率直线，利用该阶段产量规整化压力及物质平衡时间数据，可以计算页岩气井压裂有效体积，从而形成了一套基于压裂液返排数据计算页岩气井压裂有效体积的方法。实例应用表明：(1)构建的页岩气多段压裂水平井压裂液返排模型能快速地计算页岩气井压裂有效体积，且计算结果可靠；(2)计算页岩气井压裂有效体积不能忽略试气期间的压裂液返排数据，否则计算结果偏小；(3)形成的页岩气井压裂有效体积计算方法还能识别邻井压裂干扰，并定量化表征邻井压裂干扰对页岩气井压裂有效体积的影响。该研究成果为油田现场估算页岩气井压裂有效体积提供了一种新的方法，同时也为油田现场识别邻井压裂干扰提供了新的思路和方法。     

基于大规模多段压裂水平井返排数据的压裂效果评价方法

微地震评价压裂效果价格昂贵,压裂液返排数据未能很好利用。基于PEBI网格对水相方程进行数值求解,利用无限导流主裂缝与导致渗透率扩大的分支缝描述压裂改造区域,利用初始压力分布描述压裂液对储层的影响,建立了基于返排数据的致密油大规模多段压裂水平井的压裂效果评价方法。采用该方法对大庆油田某致密油藏多段压裂井水平井的返排数据进行解释,压裂改造区域宽度为527 m,微地震解释压裂改造区域宽度为493 m,相对误差为6.9%,结果可靠。该方法可充分利用已有数据,大幅降低当前压裂效果评价成本。     

大规模压裂水平井压裂液返排方法探讨

水力压裂是油、气藏增产最有效的措施之一,压裂液的返排与增产效果关系密切。低渗透油层超长水平井多级压裂,压裂液用量大,采用单一油嘴控制放喷返排,已经不能满足精细施工的需要。针对大规模压裂水平井的压裂液返排,建立了不同油嘴下压力对应产量和临界流量的计算公式,采用系列尺寸的油嘴控制压后放喷,达到提高一次返排率、提高压后产能、防止支撑剂回流的目的。     

考虑压后返排的气井产能数值模拟研究

压裂施工结束后,为防止压裂液对地层产生二次污染,必须及时将压裂液排出地层.压裂液返排的程度直接影响生产井的生产效果.将压后产能与压裂液返排相结合,考虑压裂液返排在裂缝周围形成污染带的影响,建立了考虑压后返排的气液两相渗流模型,进行了数值差分求解,并模拟分析了返排率对气井产能的影响.模拟结果表明:压裂液返排率越高,即停留在地层中的压裂液越少,对地层伤害就越小,气井初期产量就越大.压裂液返排率的提高对于提高气井初期产能,以及累计产能起着重要的作用.     

川西水平井纤维加砂压裂工艺研究与应用

常规水平井加砂压裂工艺存在支撑剂回流现象严重、铺置效果不理想等问题。针对川西气田水平井压裂后压裂液返排效率低、支撑剂回流现象严重等问题,研制出可降解纤维及与之配套的纤维降解剂,形成了可降解纤维材料体系,以提高压裂液返排效率,改善裂缝导流能力,并防止支撑剂回流,改善支撑剂铺置效果,进而提高压裂改造效果。通过在川西气田水平井采用可降解纤维材料体系实施纤维加砂压裂工艺,有效提高了压裂后压裂液返排效率,减少了支撑剂回流量,改善了压裂效果,为水平井防支撑剂回流提供了借鉴经验。     

压裂液返排过程中支撑剂回流规律研究

油井压裂结束后,均有压裂后返排过程。返排过程中支撑剂回流是评价压裂效果的重要因素,因此有必要对其进行研究。考虑压裂返排过程中缝宽的动态变化,根据质量守恒定律和伯努利方程,考虑返排过程压裂液的滤失,得到缝内任意垂直截面的流速计算模型;对回流过程中支撑剂进行力学分析,得到支撑剂发生回流的临界条件,进而提出控制支撑剂回流的合理返排方案。根据建立的支撑剂返排模型,对吉林油田嫩平1井进行压裂液返排设计,制定出合理的控制支撑剂回流的返排施工方案。     

低渗油藏水平井低伤害压裂液技术

低渗油藏水平井开发是一项复杂而又有实际价值的工程技术。如何能更有效地利用水平井压裂化学配套技术来提高压裂效果,面临着诸多难题。如污染、支撑荆沉降速度控制、返排困难等。文章从水平井压裂的储层保护、压裂液的携砂性能以及分段破胶快速返排及强制闭合压裂配套技术方面进行了探讨,为改善水平井开发低渗透油田效果提供了技术支撑。     

基于页岩气井压后返排液氯离子分析的压后效果评价

页岩具有低孔隙度、特低渗透率的特征,只有通过储层改造后才能获得经济开发效益。水平井钻井与多段多簇压裂是页岩气效益开发的关键核心技术,为提高页岩气单井产量,以储层改造体积和裂缝复杂程度最大化为目标函数,但现有裂缝复杂程度表征及气井产能预测方法有限。压裂液的返排动态可表征储层压后的裂缝形态,是影响压后产能的重要因素,通过对返排液测试数据的分析总结表明,压裂返排液氯离子浓度变化分为3个区域:快速上涨区,缓慢上涨区,趋于平稳区。同区块邻井在相同压裂工艺及返排制度下,返排液氯离子浓度变化趋于一致;页岩气井排液期间返排率越低,氯离子浓度变化幅度越小,即快速上涨区与缓慢上涨区持续时间越短,裂缝复杂程度越高,压裂改造效果越好;页岩气井最大瞬时产气量出现在平稳区初期。丰富了页岩气压裂后评估技术体系,为气井产能预测提供了支撑。     

CO2泡沫压裂优化设计技术及应用

针对苏里格低压、低渗透气藏常规水基压裂液压后返排困难,导致储层水锁伤害的问题,研究利用CO2泡沫压裂来降低压裂液滤失,提高压裂液返排率,降低对储层的伤害。有针对性地研究了CO2泡沫压裂优化设计技术,包括:CO2泡沫压裂起泡技术、酸性交联技术、变泡沫质量和恒定内相设计技术等。现场应用表明,长庆苏里格气田气藏应用CO2泡沫压裂技术,可大大提高返排率,缩短压裂液返排时间,降低压裂液对气层的伤害,提高压裂效果。     

前置缓速酸加砂压裂中酸岩反应模拟研究

水力压裂是低渗、特低渗砂岩油气藏增产改造的主流技术,但常规水力压裂由于压裂液破胶不彻底等伤害储层而不能使增产效果最大化。室内实验及现场施工表明,前置缓速酸能改善压裂效果。前置酸加砂压裂要求施工结束后返排阶段酸液仍具有一定反应活性,能促使压裂液破胶和清洗支撑裂缝。酸液对滤失区孔隙度和渗透率的改善程度、施工结束后滤失区酸液浓度决定了前置酸对压裂效果的改善程度。基于酸液缓速机理和酸岩反应机理,建立裂缝内和滤失区的酸液浓度分布和矿物浓度分布模型,可用于计算滤失区酸液和矿物浓度分布,以及对孔隙度和渗透率的改善程度,评价前置酸对常规水力压裂效果的改善程度。模拟结果表明氟硼酸和氢氟酸的复合缓速酸液体系能有效改善滤失区孔隙度和渗透率,并保证返排阶段酸液仍具有一定反应活性,可有效促使压裂液破胶和清洗支撑裂缝。     

松辽盆地北部中浅层压裂返排液示踪监测技术

准确监测压裂液返排率和压裂改造后地层的产液状况,是得到压裂后油井实际产能的关键技术.研究了地层水和压裂液组分差异,优选出地层水微量物质溴离子和碘离子,将2种离子作为定性判别地层水存在的指标;探讨了在压裂液中定量加入硫氰酸钠示踪剂,用硫氰酸钠作为定量区分压裂液与地层水的指标;根据示踪监测结果,计算了压裂液返排量和返排率.在松辽盆地北部中浅层3口探井应用该技术,获得了比常规试油试采更为准确的压裂液返排率和压裂改造后地层产液的油水比,解决了压裂返排液地层水与压裂液定性、定量判别难题.     

大宁-吉县区块致密砂岩气储层压裂试气一体化技术

大宁-吉县含气区块压裂改造具有含气层序多,层间干扰大,储层埋深较浅,对压裂液性能要求高,储层物性差,储层岩性复杂,缝高难以有效控制的难点。采用封隔器分层压裂、压后快速返排整体试气的压裂管柱,针对山西组和石河子组储层物性,采用不同胍胶浓度和配方,分别做了特定情况下的黏温曲线和流变实验,优化出压裂液体系,同时优选支撑剂并对试气制度进行优化,实现了压裂液低温交联好、携砂能力强、破胶好和快速返排试气的目的。现场实验表明,压裂前6口井均没有产量,压裂后采用8 mm油嘴求产,均达到了工业气流,最大产量2.7×10~4m~3,压裂效果明显,成功率100%,为后续储层评价、选井选层和施工工艺选择提供了可靠依据。     

致密气藏压裂高效返排工艺技术

通过对低渗致密油气藏压裂液返排机理的研究,得出压裂后压裂液返排的影响因素除了基本地质特征外,主要还有压裂液的水锁伤害、启动压力和返排压差。在此基础上,通过研究提出了低渗致密油气藏压裂后高效返排的技术对策,即以高效返排压裂液和压裂液强化破胶为技术核心,以纤维加砂、液氮伴注、工艺优化和压裂后返排控制为关键技术,实现低渗致密油气藏压裂后压裂液的高效返排。高效返排工艺技术在川西地区致密气藏应用取得了良好的效果,缩短了返排时间,提高了压裂液的返排率和返排效率,降低了压裂液对储层的伤害,保证了压裂改造的效果。     

混气压裂技术的应用

混气压裂是提高三低油藏压裂液的返排和压裂效果的一项新技术。将混气压裂液在高压下挤入地层，可起到隔离、降滤失和助排降压作用，且返排效果明显。经6口井的实例应用证明，该技术具有较好的经济效益和社会效益。