四川盆地页岩气储层暂堵转向压裂技术进展及发展建议

暂堵转向压裂技术是四川盆地页岩气藏高效开发的关键手段,但目前主要依靠现场经验施工。为进一步优化该地区暂堵转向压裂施工效果,分析了四川盆地页岩储层特征,回顾了暂堵转向压裂技术的应用历程,从暂堵材料、暂堵机理、裂缝转向机理、暂堵工艺及现场应用方面总结了该技术的主要进展,阐明了现场施工面临的挑战并提出了发展建议。微地震和产量测试结果表明,缝口暂堵转向压裂技术和缝端暂堵转向压裂技术对四川盆地页岩气藏压裂改造具有明显效果。页岩气藏常用的暂堵球和颗粒暂堵剂主要性能参数基本满足目前中浅层和部分深层页岩暂堵转向压裂要求,但施工过程中仍面临暂堵材料优选与施工参数优化缺乏理论支撑的问题和深层页岩气藏复杂储层条件的挑战,下一步应加强暂堵材料评价标准的制定,开展不同暂堵材料暂堵机理的研究,以及新暂堵材料的研发,为优化暂堵转向压裂施工参数、提升施工效果提供理论依据。     

暂堵转向压裂关键技术与进展

暂堵转向压裂是非常规油气资源开发过程中的重要增产改造手段之一。通过对国内外暂堵转向压裂技术文献的整理,从暂堵转向压裂机理、材料和工艺3个方面对暂堵转向压裂技术的发展进行了总结。首先,暂堵转向压裂过程包括3个关键步骤：暂堵剂运移、封堵、裂缝转向。不同暂堵剂颗粒的运移分异行为影响了其后续的封堵过程,进而影响新缝的开启,三者紧密相连。其次,在现场应用的暂堵剂种类繁多,包括固体颗粒、纤维、凝胶、泡沫等类型,需要根据储层特征优选适合的暂堵剂,特别是考虑其耐温性、降解性以及承压能力。目前,可降解颗粒和纤维暂堵剂是主流的发展趋势。最后,暂堵转向压裂技术具有广泛的应用场景,其效果得到多种监测手段的证实。在作业过程中需要根据暂堵剂类型的差异采用不同的加注方式,暂堵剂用量和加入时机可根据管外光纤、高频压力监测等多种先进技术手段进行优化设计。随着这些先进技术的应用与推广,暂堵转向压裂作业终将实现实时调控与优化。     

威荣页岩气田水平井套变段暂堵分段压裂工艺技术研究

威荣页岩气田页岩气井套变频发,2017～2020年采用泵送桥塞分段压裂19口水平井,有9口井发生不同程度套变,导致桥塞不能被泵送到设计位置,严重影响改造的充分程度和压后产能,为此急需开展新技术攻关,解决套变后的分段改造难题｡文章通过一系列技术攻关形成了暂堵分段压裂工艺技术,该技术将套变段一次性全部射开,采用多次暂堵工艺,实现分段压裂｡以套变井WY43-1井为例,通过数值模拟和裂缝起裂规律研究,明确了合理的射孔簇数和暂堵压裂次数｡通过暂堵参数优化和室内实验,明确了暂堵材料的用量和性能要求｡WY43-1井套变段共开展18次压裂,12次暂堵,从压裂施工特征和裂缝监测来看,套变段获得了较为充分的改造,压后取得较好产能｡该技术对套变复杂井具有较强的针对性,可有效提高储层的改造充分程度,可在威荣气田进一步推广应用｡     

碳酸盐岩储层缝内暂堵转向压裂实验研究

顺北油气田碳酸盐岩储层非均质性强、连通性差,采用暂堵转向压裂技术可提高裂缝复杂程度,改善开发效果,但碳酸盐岩储层暂堵条件下的裂缝起裂扩展规律尚不明确。为此,采用改进后的三轴压裂物模模拟实验装置,进行了碳酸盐岩暂堵转向压裂实验研究。依次注入压裂液和加有暂堵剂的压裂液,分析了注入暂堵剂前后的施工压力曲线变化情况和暂堵转向压裂后的裂缝形态,从而明确了裂缝暂堵转向规律和实现缝内暂堵转向压裂的条件。研究表明,暂堵可增大裂缝复杂程度;为了实现缝内暂堵转向压裂,岩样内要发育有天然裂缝或层理面,同时暂堵剂能够进入裂缝内并实现封堵,使施工压力升高,从而实现新缝开启或转向。碳酸盐岩缝内暂堵转向规律研究结果为顺北油气田碳酸盐岩储层压裂改造提供了理论依据。      

微地震监测技术在吐哈油田西山窑油藏蓄能压裂中的应用

西山窑油藏低孔特低渗储层开发过程中产能低、稳产差,采用大液量施工、补充地层能量、提高地层压力的蓄能压裂工艺方法,以达到扩大储层改造体积、增加流体渗流通道的目的;同时加入暂堵剂对天然裂缝及人工裂缝进行暂堵,迫使裂缝转向,避免单一主裂缝沿高渗通道延伸。蓄能压裂工艺方法是致密油储层改造的新探索,需要准确的压裂效果评价技术,微地震监测技术被广泛用于致密油气储层改造效果评价,具有实时性、准确性的特点,可以评价蓄能压裂工艺改造效果。对致密油储层三口井压裂微地震监测实例进行分析研究表明,微地震监测可以有效识别压裂中天然裂缝影响、评价蓄能压裂工艺储层改造以及暂堵转向工艺效果。     

缝内二次转向压裂技术探索

转向重复压裂是挖掘老区低渗油藏剩余油的重要途径,目前常规转向压裂技术存在着裂缝是否转向、缝内转向方式如何以及怎样实现缝内转向等问题,最终导致裂缝转向程度不理想、压后效果不明显、压后解释不准确.在岩石力学、断裂力学、水力压裂力学基础上,结合压裂裂缝转向理论,提出了“缝内二次转向压裂”的概念,通过分析对比缝内转向压裂可能出现的4种裂缝形态,发现在水平应力差拐点处实施缝端暂堵转向压裂可最大程度沟通油藏,分析了其适用的储集层条件、关键技术,并给出初步设计方法.该技术对发展转向压裂技术体系、由经验型压裂向精细化压裂的转变具有重要的意义.     

井下微地震监测技术在玛湖致密油藏MX1水平井重复压裂中的应用

克拉玛依玛湖百口泉组致密油藏储层物性差、非均质性强、地层能量补充不足,初次水力压裂改造规模小,存在很多未改造区域,另外由于射孔位置选择不当、或受限于工艺、材料和工具等作业的很多原因都可能导致该致密油藏水平井初次改造不成功,成为低产井。目前国内外采取暂堵转向重复改造技术来提高这类致密油水平井产量,实现高效开发这类油藏。暂堵转向重复压裂技术提高油井产量的成功关键是精确封堵低压、低产区,在未改造和未完全改造区域开启新的裂缝。微地震监测技术可以准确揭示新缝在压裂过程中的延伸状态、空间展布特征和裂缝几何参数等,进而实时指导现场暂堵施工,增加整个水平段的均匀改造程度,有效提高重复压裂的效率。井下微地震监测技术首次应用在百口泉组致密油藏MX1水平井重复压裂中,微地震监测结果显示,垂直于裸眼水平井的多级新裂缝已成功形成,部分老缝转向后进一步延伸,重复压裂后裂缝网络更加复杂,压后SRV比初次压裂的SRV大。压后日产量从5.1 t/d显著提高到25.1 t/d(重复压裂后一年)。井下微地震监测技术在MX1水平井重复压裂施工中的成功应用对优化该油藏水平井重复压裂具有重要指导意义。     

低渗透储层多级转向压裂技术

低渗透储层采用常规压裂工艺改造后,存在压裂改造波及体积小、有效期短和改造效果差等问题。为了提高低渗透油气田增储上产水平,根据油藏地质特点和多级转向压裂起裂机理,研制了溶解度高、溶解速度快、残渣含量少和对储层渗透率伤害小的高性能水溶性暂堵剂,并形成了多级转向压裂技术。在地层压开裂缝后,实时向地层中加入该高性能水溶性暂堵剂形成瞬时暂堵,提高缝内净压力,通过暂堵转向产生微裂缝和分支缝,从而形成复杂的网络裂缝,实现体积改造的目的。多级转向压裂技术在新疆油田X区块应用后,产油量大幅提高,单井日增油量为常规压裂井的2.0倍;稳产时间长,有效期较常规压裂井延长50%。多级转向压裂技术解决了低渗透砾岩储层改造难题,为低渗透砾岩储层开发后期稳产提供了新的技术手段。      

深井转向压裂暂堵剂研究及应用

转向压裂可以增大水力裂缝波及范围和原油与裂缝的接触面积,是低孔低渗油藏的有效开发手段.针对目前转向压裂封堵压力较低,适用于深井转向压裂的暂堵剂研究较少等问题,利用室内实验优选暂堵剂配方,通过数值模拟方法分析配方的压裂效果,并将模拟结果与现场微地震监测数据进行对比.结果表明:单独使用暂堵颗粒无法形成有效封堵,优选复合暂堵...     

页岩气藏暂堵转向压裂裂缝扩展规律模拟

暂堵转向压裂技术是提高非常规油气产能的重要方法之一,在非常规油气藏储层改造中已经得到了广泛应用。为进一步认识威远地区页岩气藏暂堵转向压裂裂缝扩展特征,文中通过真三轴大物模实验研究了暂堵转向压裂压力响应与岩样破裂形态,验证了暂堵产生复杂缝网结构的可行性,明确了在不同应力差条件下的暂堵后裂缝起裂规律;同时采用ABAQUS软件黏结单元模拟裂缝的起裂与扩展,研究了不同水平应力差、不同偏转角下暂堵转向压裂裂缝扩展规律。研究结果表明：水平应力差对初次裂缝与暂堵转向裂缝的开启与扩展均具有显著的影响,水平应力差越小时,一次和二次压裂时岩样的破裂压力就越大,岩样越不容易被压碎。裂缝扩展阻力的不断增加,提升了缝内净压力与裂缝宽度;相交缝二次扩展后开启的新裂缝与一次压裂夹角越小,新裂缝扩展效果越好。该研究对威远地区现场压裂和缝网形态预测具有一定的理论指导和借鉴意义。     

水力裂缝起裂延伸和闭合的机理分析

水力压裂技术是改造低渗透信集层,使其达到工业性开采的最经济有效的增产措施之一。在实际施工时发现,实施施工压力比预计的大很多,这就严重影响压裂施工成功。９０年代以手,人们研究发现,近井筒地带的水力裂缝起裂和扩展以及裂缝端部的多缝效应,才是影响裂模拟中计算压力偏小的主要因素。     

水力喷射压裂技术在火山岩水平井压裂中的应用

针对无法进行传统的水平井分段压裂施工的筛管完井的火山岩水平井,吐哈油田引进、应用了水力喷射压裂技术改造牛东火山岩水平井。系统介绍水力喷射压裂原理、施工参数优化、施工工艺设计和施工情况,现场应用结果证明该技术适应筛管完井的水平井压裂工艺要求,取得较好的效果。     

多功能分层压裂开关在分层压裂管柱中的应用

为解决多油层分层压裂作业管柱一旦砂埋封隔器难以解封的难题,研制了多功能分层压裂开关。该开关集喷砂节流器、补偿器和冲砂器三大功能于一体,具有结构简单,功能齐全的特点。重点解决了异常情况下砂埋封隔器的处理问题,实现了下1次管柱、用1趟压裂车组实施2层分层压裂的目的。该管柱包括两级可洗井封隔器和1个分层压裂开关等井下工具,较好地解决了压裂过程中砂堵和砂埋封隔器的问题,在吐哈油田3口井的现场应用中取得了理想的效果。     

浅层致密气压裂用低温压裂液优选及现场应用

针对埋藏浅的低温致密气藏,优选了适用于该气藏的低温压裂液体系。通过对改性胍胶、多效添加剂、交联剂的优选,确立了低温压裂液配方:0.3%GW-3+0.5%DT+0.5%KCl+0.3%JL,并对体系的综合性能进行评价。结果表明:该低温压裂液属于假塑性流体、具有较好的耐剪切性能,在60℃、170 s^-1条件下剪切120 min后,黏度保持在145.6 mPa·s以上。通过破胶剂加量优化可以实现在低温下控制破胶时间和破胶效果,达到快速破胶目的,破胶液具有返排率高、储层伤害小的特点。现场应用效果较好。     

页岩气压裂优化探讨

我国页岩气资源基础雄厚,对页岩气藏的高效合理开发越来越重要,但由于低渗透油藏的渗透率低、渗流阻力大、连通性差,有时水平井的单井产能也较低,满足不了经济开发的要求。     

重复压裂机理研究

重复压裂的井由于初次压裂形成的裂缝以及油层生产导致的压力衰减等原因,近井地带的应力场将发生变化,从而在重复压裂过程中引起裂缝的重新定向。通过合理的假设,把进行重复压裂的井简化到弹性力学中的无限大平板上圆孔周围的应力集中问题,然后经过理论分析推导出判断裂缝发生转向的公式,分析了影响裂缝重新改向的几个主要因素。     

煤层气压裂技术综述

本文通过大量调研国内外煤层气压裂技术,总结各种压裂技术应用的优缺点,为我国煤层气开发压裂技术的研究提供可靠的指导。     

缝网压裂施工工艺的现场探索

为进一步提高缝网压裂现场实施的有效性，首先分析了以往采用蜡球实现缝内封堵的不足之处，认为主要在于影响泵效、封堵强度不够和蜡球溶解致裂缝导流能力降低。然后通过筛选对比多种暂堵剂的性能，并结合室内支撑剂性能及导流能力实验，提出选用大粒径支撑剂作为缝内封堵剂。此外将端部脱砂压裂作为缝网压裂的实施技术应用到现场中，现场实施了9口井16层。压后分析显示2种方法都有效地提升了缝内净压力。缝网压裂试验井效果显著，与邻井相比，投产前3个月的日产油量分别提高了101.2%、103.8%、133.3%。该技术为低渗/特低渗储层的有效动用提供了有效的手段。     

关于对井下试油压裂新工艺的探讨

在石油勘探过程中,试油是最后一项任务,也是尤为关键的一项任务。本文通过对传统试油压裂技术弊端进行分析,提出井下试油压裂新工艺技术的应用与发展,从而提高石油企业的经济效益。     

LPG无水压裂技术

大多数低渗透、低产油气藏均不同程度的含有泥质,普遍存在水敏、水锁污染,常规水力压裂增产改造后返排率低,存在一定的污染,导致压裂改造效果不如人意。而国外新近研发的LPG无水压裂技术,采用液化石油气作为压裂液,对地层无任何伤害,是一种适用于低渗低产非常规气藏的新兴高效压裂技术。为此,在调研加拿大GasFrac公司LPG压裂技术的基础上,对LPG压裂液物理特性及优势、LPG压裂工艺、LPG压裂应用等方面做了重点介绍。LPG压裂作业时基本不需要水,作业全过程储层不与水接触,压裂后产生的有效裂缝面积大,返排快速彻底,投产速度快;作业时采用安全高效的全闭式注入系统,自动遥控操作,采用可视摄像头与热成像相机,实时监控整个增产作业过程中系统压力的意外变化,提供强有力的安全保障;作业后也无须投入资金进行后期废水处理,极大地缓解了环境和水资源压力。结论认为:该项具有经济、环保双重效益的压裂技术,值得引进并推广应用到页岩气"井工厂"作业中,以促进中国页岩气产业化的快速发展。