超深高压裂缝性储层加砂压裂技术研究

针对大北、克深超深高压裂缝性砂岩储层改造的“三高”难题（施工泵压高、压裂液性能要求高、砂堵风险高）,研究了降低井口施工泵压的对策,通过研发耐高温加重压裂液体系,配置大通径管柱结构,优选小粒径高强度支撑剂,配套高压施工设备和井口,应用小型测试压裂技术、支撑剂段塞技术、酸预处理技术等压前预处理技术,配合加砂压裂现场实施控制,形成了超深高压裂缝性砂岩储层改造技术,在大北、克深气田取得较好的增产改造效果。     

超深天然气井加砂压裂技术

常规天然气井加砂压裂技术多数采用统一作业的模式,对裂缝面进行作业,此种模式不能在天然气井中形成脱砂带,无法提高裂缝面的粗糙程度,加砂压裂效果较差且不适用于超深天然气井。基于此,对传统加砂压裂技术进行了改进设计。根据超深天然气井的构造与特征,选取相应的压裂液体与支撑剂,并构造加砂压裂造缝数学模型,获取作业的相关参数,采用分阶段作业的模式,提出了一种全新的加砂压裂技术。根据应用分析结果可知,利用改进技术进行超深天然气井加砂压裂作业,其比表面AR值均较高,裂缝面粗糙程度得到显著提升,压裂效果较好。     

超深裂缝性砂岩气层体积压裂的可行性分析

对于超深裂缝性气层由于研究及认识程度不够而难以确定合理的压裂改造工艺。为此,以塔里木盆地大北、克深气田的储层天然裂缝分布规律为基础,采用理论和室内分析以及现场实验相结合的方法进行相关研究:通过实验及地应力建模等来确定区块符合走滑应力机制;应用莫尔库伦准则分析研究天然裂缝剪切破裂机理,建立施工压力与天然裂缝孔隙压力增量之间函数关系;结合现场实例进行数值模拟,对发育不同程度的多条天然裂缝开启及扩展规律进行定量研究。结果表明:作用在天然裂缝孔隙上的压力与地面施工压力呈正相关关系,该压力增量达到临界应力值后,天然裂缝易发生剪切破坏,但无法实现全部开启;目前工况的条件下,压裂不能实现岩石本体破裂,人工裂缝只能沿着部分能够开启的天然裂缝扩展,而部分处于有利方位的天然裂缝也无法开启,天然裂缝不发育储层难以进行加砂压裂。最后,以最新研究成果优化分层压裂工艺,确定合理压裂参数,取得了较好的现场应用效果。     

致密白云岩储层加砂压裂裂缝导流能力实验研究

为了探讨加砂压裂技术在白云岩储层改造中的适应性,开展了致密白云岩储层加砂压裂裂缝导流能力实验,分析不同因素对加砂压裂裂缝导流能力的影响。实验结果表明,影响白云岩储层加砂压裂裂缝导流能力因素依次为支撑剂粒径、铺砂浓度、加砂模式、铺砂方式、支撑剂强度。对比单一支撑剂类型,混合支撑剂铺设时可以获得较好的导流能力,且粒径越大支撑剂占比越高,导流能力表现则越好。脉冲加砂模式下的裂缝导流能力变化波动较大,但是同样可以满足白云岩储层改造的裂缝导流能力。结合压裂施工效果和经济成本,优选支撑剂强度为69 MPa,平均铺砂浓度为1.8 kg/m2的加砂参数即可满足白云岩储层现场加砂压裂的需要。白云岩储层由于杨氏模量高、闭合应力大,所以缝宽较小,而通过实施脉冲加砂模式则可以一定程度降低加砂压裂过程中的砂堵风险。     

川中异常高应力裂缝性气藏加砂压裂现场试验研究

四川川中须家河须四气藏施工井深2400～2800m，地层温度70℃～85℃，具有基质低孔、低渗、地应力高、天然裂缝发育等特点。以往压裂规模小、易砂堵、单井难以获得工业性气流。针对该气藏特征及以往压裂技术存在的问题开展现场试验研究，现场4次试验。施工有效率100％。最大加砂量达到78m^3，最大砂浓度达到940kg／m^3。该项试验提高了气藏压裂技术水平，增产效果显著，如西64井压前产量为0．31×10^4m^3／d，压后产量达到2．5×10^4m^3／d。     

多级加砂压裂裂缝扩展形态研究与应用

多级加砂压裂时,在考虑加砂过程中砂堤高度随时间不断变化对缝中流体流动及后续支撑剂沉降产生影响的基础上,用数值模拟的方法对裂缝扩展进行预测,建立了适用于多级加砂压裂的拟三维裂缝扩展形态,并广泛应用于生产中。应用结果表明多级加砂压裂和常规加砂压裂相比,压后增产效果理想,储层改造效果好,对提 高油气产量具有重要的意义。     

川西深层裂缝性储层加砂压裂技术研究及应用

川西深层须家河组储层为深—超深、致密—超致密砂岩气藏,且裂缝发育。为获得高产天然气流,裂缝性储层的加砂压裂改造成为必需的增产措施。在分析裂缝性储层加砂压裂难点的基础上,研究了施工排量优化及多级粒径段塞降滤等控滤失关键技术,通过对前置液量、加砂浓度等施工参数的优化,形成了川西深层裂缝性储层加砂压裂技术。该技术应用于LS1井T3X2(4251～4256m)井段,顺利完成了80m3规模的加砂压裂施工,压裂后在套压5.5MPa、油压5.7MPa下,天然气产量15594m3/d,产水7.2m3/d,取得了较好的增产效果。     

高温高压裂缝性储层分层加砂压裂技术及应用

DB气田属于典型的超深高温高压巨厚裂缝性低渗气藏,改造难度大.分层压裂改造是开发该类储层,提高气田整体开发效果的有效手段.文章结合DB气田储层特征,开展了地应力剖面结合储层裂缝特征的分层技术研究,优化分层改造管柱结构配置及相关配套技术研究等.通过研究,形成适宜的分层压裂工艺技术,并在X102井首次应用,施工排量3.7～4.5 m3/min,最大施工泵压102 MPa,共注入地层液量1 211 m3,加砂76.9 m3,最高砂浓度369 kg/m3.通过压后效果评估表明,压裂形成了长的人工支撑裂缝,沟通天然裂缝系统;分层效果明显,储层得到有效动用,增产效果显著.该工艺成功应用,解决了DB气田分层压裂技术瓶颈,为气田高效开发提供有力的技术支撑,对库车山前同类区块也具有重要推广和借鉴意义.     

超深致密砂岩储层裂缝壁面出砂机理及其对应力敏感性的影响

致密储层渗透率的应力敏感性问题一直是致密油气藏开发的研究热点。选用塔里木盆地超深致密砂岩气藏井下岩心样品制取裂缝岩心样品6块,开展超深致密砂岩储层应力敏感性评价实验。实验前、后对裂缝壁面进行激光扫描成像处理,并采用扫描电镜表征其微观结构。实验结果表明,超深致密砂岩储层裂缝岩心样品的应力敏感系数为0.41~0.72,应力敏感程度为中等偏弱—强,明显弱于中国典型致密砂岩储层。三维激光扫描图像对比结果显示,实验前、后裂缝壁面出现明显的砂粒脱落现象;扫描电镜图像显示,实验前裂缝壁面存在大量松散脆弱结构。在超深致密砂岩储层裂缝岩心样品应力敏感性评价实验过程中,裂缝壁面脆弱结构在高速流体拖曳力作用下与壁面脱离,运移过程中持续撞击侵蚀壁面,进一步促进砂粒脱落,形成的砂粒沉积于裂缝狭窄处。当有效应力增加时,具有一定强度的砂粒将起到支撑裂缝的作用,进而起到弱化应力敏感性的效果。裂缝壁面出砂对不同宽度裂缝应力敏感性的弱化程度存在显著差异,其弱化程度从大到小依次为中等宽度裂缝、较大宽度裂缝和较小宽度裂缝。     

加砂压裂压力分析及应用

压裂期间及压裂停泵后的井底压力的变化规律反应了裂缝本身及其周围地层的情况,因此可以应用压裂压力资料对其进行了分析解释,在此基础上,本文根据Nolte原理研制了一套解释软件,既可准确判定裂缝模型,分析裂缝延伸情况以指导现场施工,又可获得压裂后的裂缝长度,宽度,压裂液效率,滤失系数,裂缝闭合压力和闭合时间及地层主应力等评价参数,现场实际应用表明,该软件可起到实时监测及压后评估的作用,具有较强的实用价值。     

复杂砂岩气层加砂压裂工艺的应用

章通过对某砂岩储层所做测试压裂和加砂压裂进行分析与评价，认识到：该储层具有闭合应力高、储层低渗和微裂缝发育等复杂特征，对于加砂压裂还存在严重的近井扭曲影响。最终提出加砂压裂改造应立足于，在保证一定裂缝导流能力的前提下，尽可能地造长缝。并通过实践证明了，低砂比支撑剂段塞冲刷能有效地降低或解除射孔孔眼摩阻和近井筒摩阻对加砂压裂的影响。     

裂缝性砂岩储层酸化和压裂产能预测研究

大北-克深地区低渗透裂缝性砂岩气藏,储层物性较差,初期产能较低,酸化和压裂是提高产能的主要措施。对泵压、排量以及酸液注入量等酸化施工参数与产能的关系进行研究,发现单位厚度的酸液注入量与产能具有较好的线性关系;对砂浓度、泵压、排量以及压裂液注入量等压裂施工参数与产能的关系进行研究,发现单位厚度的压裂液注入量与产能具有较好的对数关系。此外,对于裂缝性气藏,产能的大小还取决于裂缝的发育程度。通过成像测井资料获得测试层段的裂缝参数,对裂缝参数与产能的关系进行研究,发现裂缝密度和面缝率与产能具有较好的线性关系。在此基础上,综合酸化和压裂施工参数对产能的影响,得出综合裂缝参数的酸化井和压裂井产能预测公式,相比单一考虑液体注入量的产能预测结果更加精确,并以实例进行了论证。     

薄互层大型压裂组合加砂技术研究与应用

为实现薄互层大型压裂造支撑长缝和缝高有效支撑,提高压裂效果,研究应用了组合加砂技术。在分析裂缝宽度和流体密度对支撑剂运移趋势影响的基础上,得出了组合加砂的顺序为支撑剂粒径由小到大、密度由高到低。借助导流能力试验对比不同支撑剂比例组合,提出了组合加砂时增加大粒径、低密度支撑剂的比例来提高裂缝导流能力。该技术在长停井L3井进行了试验,先加入30/50目、密度1.75 kg/L的陶粒20 m3,再加入20/40目、密度1.60 kg/L的陶粒30 m3。压裂后净压力拟合分析表明,支撑缝长196.8 m,支撑缝高42.5 m,基本达到设计预期要求。该井压裂后初期平均产液量5.6 t/d,产油量3.2 t/d。现场施工表明,该技术能够实现造支撑长缝和缝高有效支撑,为类似薄互层大型压裂提供了技术参考。      

超深裂缝性碎屑岩储层天然裂缝激活研究

针对塔里木油田白垩系巴什基奇克组超深裂缝性碎屑岩储层天然裂缝激活方法不明确的问题,根据摩尔-库伦破坏准则,对研究区储层天然裂缝发生剪切激活和张性激活条件进行分析,模拟测试了水力压裂和酸化压裂中的裂缝导流能力.研究结果显示:水力压裂中存在相互错动的裂缝导流能力是无错动裂缝的100～1000倍,无错动裂缝加砂后导流能力超过...     

加砂压裂技术在高温深井碳酸盐岩储层成功应用

酸化压裂技术是碳酸盐岩储层增产改造的成熟、有效技术,对于深层碳酸盐岩储层由于其储层温度高、地应力大,酸蚀作用距离短、有效缝长不足,酸压改造效果,特别是稳产效果往往不尽人意。将常规砂岩压裂改造的成熟技术——加砂压裂技术应用于高温深层碳酸盐岩的改造,采用包括小粒径支撑剂,低损害压裂液,砂浓度以低起点、小台阶、多步、控制最高砂浓度泵注程序等技术路线,加砂压裂改造工艺获得成功。经过十年的跟踪研究表明,累计增油10.3×104m3、天然气0.51×108m3,加砂压裂技术应用取得了良好的增产、稳产效果,为高温深层碳酸盐岩储层增产改造提供了新思路和途径。     

长庆气田碳酸盐岩储层加砂压裂试验研究

针对碳酸盐岩储层，长庆油田已形成了以普通酸酸压、稠化酸酸压、多级注入酸酸压—闭合酸化为主的三大酸压工艺技术系列且取得了较好的改造效果，但对致密碳酸盐岩储层，改造效果不理想。为此，2000—2002年先后开展了碳酸盐岩储层加砂压裂理论研究和四口井现场试验，以期克服酸蚀裂缝长度的局限性，提高缝长，获得更好的改造效果。从储层改造的技术思路、实施效果、取得的认识、存在的问题及下一步研究方向等方面进行了论述。     

裂缝性储层压裂砂堵的防止措施

安棚地区属特低孔特渗油气藏,天然裂缝发育,最初的17口井的压裂施工试验表明．该地区压裂需要解决的主要问题是压裂施工时砂堵问题。分析认为造成砂堵的主要原因是：①天然裂缝发育．滤失严重;②近井简弯曲摩阻大;③弹性模量高．人工裂缝窄。针对这些问题．制定了相应的工艺技术,应用该技术现场实施32口井．施工成功率为87％,取得了良好的增产效果。     

碳酸盐岩储层加砂压裂改造技术研究及其在大港油田的应用

酸压是碳酸盐岩储层改造的重要手段,但酸压存在酸液滤失量大、刻蚀裂缝不连续、很难形成深穿透长缝且裂缝易闭合等缺点。国内外对碳酸盐岩储层加砂压裂进行了尝试。通过总结碳酸盐岩储层加砂难点,从加强改造目的层物性资料研究、提高小型测试压裂的评价指导作用、降低压裂液滤失,提高压裂液效率、主压裂之前的前置酸处理+Na2CO3溶液液垫技术,以及优化施工工艺和研制新型压裂液等方面,提出了针对性对策。在大港油田成功应用4井次,取得了良好效果。     

深层裂缝—孔隙性储层加砂压裂降滤技术及应用

针对深层裂缝—孔隙型储层滤失大、加砂难度大且易砂堵的问题,开展了低伤害降滤失压裂液和多级粒径降滤失技术研究。压裂液的滤失系数为１．２１×１０－４ｍ／ｍｉｎ０．５,对须二岩心的伤害率为１６.７％,１２０℃,１７０ ｓ－１下剪切２０５ｍｉｎ黏度为３１４ｍＰａ·ｓ。该技术成功应用于ＬＨ１井须家河组须二段加砂压裂施工,降低了净压力６～７ＭＰａ,顺利完成了８０ｍ３加砂压裂。该技术为同类气藏加砂压裂提供了很好的思路,具有较好的推广应用前 景。     

塔里木油田深井碳酸盐岩储层加砂压裂改造技术

目前国内外储层改造界均在积极探索碳酸盐岩储层加砂压裂改造技术，但尚无成熟的经验可供借鉴。2004年塔里木油田在塔中某区块奥陶系探索实施了6口井的加砂压裂改造，成功率100％，其中3口井获得了高产油气流。本文以某井为例，简述了深井碳酸盐岩加砂改造采取的针对性措施，并对加砂压裂施工和压裂后求产进行了分析。