水力压裂的“变频泵送”工艺改善压裂效果

正世界大多数水力压裂专家认为,作业时压裂泵的稳定大排量,高压力是改善压裂效果,提高油气井产量的主要途径。然而,近期美国能源安全研究基金(RPSEA)资助的一项研究表明,在水力压裂作业过程中,快速改变压裂泵的工作速率及所产生的压力,即压裂泵组的不稳定压力与排量,可以较大幅度地改善压裂效果,从而提高气井的产量。据统计,在不增大压裂作业水量与砂量的前提下,只采用变频泵送工艺,气井产量平均提高18%。现场试验结果     

水力泵送桥塞压裂工艺异常情况分析及应用

水力泵送桥塞压裂工艺随着长庆油田的开发应用范围逐步扩大,具有保持井筒完整、可大排量体积压裂以及后期处理简单等优越性,但在应用中偶尔出现各种异常情况,严重影响生产进度。本文通过从理论分析问题原因,优化施工及泵送参数,妥善处理施工过程中的异常情况,杜绝或减少异常情况的发生,保证施工的顺利进行,充分发挥该工艺的优越性。     

前置酸改善水力压裂效果机理分析

常规加砂压裂过程中往往会给储层和支撑裂缝带来损害,导致压裂效果有限甚至压裂无效。为了改善压裂增产效果,提出和发展了前置酸液加砂压裂工艺技术,压裂效果显著改善。系统分析了压裂过程中的压裂液残渣损害、压裂液滤失损害和机械杂质引起的损害。还分析了前置酸改善水力压裂效果的机理,即溶解敏感性粘土矿物,减少粘土膨胀和微粒运移、加速压裂液破胶、溶解压裂液滤饼、清洗支撑裂缝杂质损害和促进破乳等。现场应用表明采用该技术可降低压裂过程中的损害,从而提高压裂成功率和有效率,大大改善压裂效果。     

应用水力压裂技术改善聚合物驱油效果

通过对喇嘛甸油田聚合物驱采油井压裂实践的总结,提出压裂可以作为改善聚合物驱油效果的配套技术,但必须注意选井、压裂时机及压裂方式等方面的问题。     

微地震方法监测水力压裂改善措施效果

微地震方法可以很好地监测水力压裂裂缝方向及长度。本文根据监测结果,分析了油田开发井网与裂缝方向的适应性,确定了水力压裂合理造缝长度并对水力压裂工艺方案进行优化,从而改善了压裂措施效果。     

新型水力射孔工具改善了水平井的压裂效果

一种新型水力射孔工具改善了水平培压裂启缝的成功率。该工具可在地层中射出径向孔槽，使裂缝精确对准射孔孔眼而得以改善产液流动性能；该工具还在这后射成径向的扇形切缝，同时射成的套管孔口足够小而不破坏套管的整体性，从而消除或降低了通往井筒的裂缝通道的弯曲程度，改善了增产措施，清除地层损害以及分段压裂的效果。     

低密度支撑剂可改善二叠纪盆地水力压裂的效果

一种新型支撑剂在水基压裂液中几乎呈悬浮状态 ,因而能更有效地填充形成的裂缝 ,这种支撑剂由填塞或涂包树脂的研磨颗粒制成。总结了低密度支撑剂在水力压裂中的发展 ,讨论了在提高携砂液运移距离以及更完全地填充形成的裂缝中这种新型支撑剂的作用。图例给出两种裂缝横剖面图的对比 :一种是采用常规支撑剂来填充裂缝 ,只是在井筒周围形成一个支撑剂堤 ;而采用轻质新型支撑剂填充的裂缝总长度与高度均较高。迄今为止 ,在Texas西部二叠纪盆地 ,利用一种被称为LiteProp的人造低密度物质实施了 130井次压裂处理。     

“恰时压裂”改善处理效果

一种新型压裂工艺--恰时压裂,使流体从油管和环空分别注入井底并在炮眼处混合,一方面使压裂可在低泵压、低成本下完成,另一方面可实时调节井下流体的混合,精确控制裂缝的生 成.文中介绍了新工艺在新墨西哥州三口油气井中的应用及效果.     

美国水力压裂的地面设备

本文参照美国1970年出版的“水力压裂”一书的第八章—水力压裂的机械设备编写而成。原书作者在哈利伯顿公司的E·H·Gras的协助下编写的第八章,大量列举了美国哈利伯顿公司和道威尔公司的资料,较全面地介绍了美国目前最通用的压裂设备,并对产品设计中的主导思想作了一定的说明。     

水力泵送桥塞压裂技术在长庆油田的应用

长庆油田水平井体积压裂工艺技术迅速发展,但常规的分段压裂技术已不能完全满足体积压裂工艺的需要。水力泵送桥塞分段压裂技术采用射孔和座桥塞带压联作,通过压裂泵车送入水平段预定位置进行座桥塞射孔,提高了体积压裂的效率。在长庆陇东区域开展了5口井的试验,试验表明,水力泵送桥塞压裂技术具有封隔可靠、分段压裂级数不受限制、压裂周期短的特点。水力泵送桥塞压裂技术的成功实施,初步探索出针对该区块的一套有效储层改造技术手段,为下一步陇东区域大规模、高效体积压裂开发积累了宝贵的现场经验。     

低密度支撑剂改善了二叠盆地的水力压裂

用树脂填充/包裹的研磨粒制作的一种新型支撑剂在水基压裂液中可保持近乎飘浮的状态，可以更有效地填充人工裂缝．从而获得更多而持续的液体流入。     

水力喷射压裂工艺在水平井的应用

水力喷射压裂工艺包括水力喷砂射孔、水力喷射压裂、停泵裂缝闭合、压裂液返排4个阶段。该工艺首先在老井选层压裂施工中应用取得了成功,避免了下桥塞、下顶封、验串等繁琐工序,工艺简单、成本低廉,安全可靠。多级水力喷射压裂工艺在水平井中的成功应用,实现一趟管柱多级水力喷砂射孔,不仅具有以上优势,还节省射孔费用。此技术在二连地区的广泛应用,取得了理想的压裂成果。     

美公司利用加注“低压水”方法优化水力压裂效果

正美国Abraxas石油公司近日在美国North Dakota(北达科他州)的North Fork油田,成功利用加注低压水方法优化水力压裂效果。该工艺可以在压裂作业前,在老井注入低压水,以防止压裂过程中对加密井的压裂,造成区域内老井的油藏的损坏。在成熟油气田,往往坐落很多老井,并且在老井之间,作业者要钻出更多的加密井。为何压裂前要向老井加注低压水?当作业者进行加密井压裂时,如果不进行区域内原有老井的产层保护,则可能造成将压裂液挟带压裂     

美国页岩气水力压裂开发对环境的影响

通过调研美国页岩气开发所面临的环境问题及研究进展,总结页岩气水力压裂开发对环境的影响,并探索对中国页岩气开发的参考意义。美国页岩气大规模商业性开发的环境风险主要包括水资源消耗与污染、引发地震及大气污染等。水资源消耗方面,通过评估能源生产耗水密度,可知与常规油气和其他能源生产方式相比,页岩气开发并非高耗水行业,其总用水量占地区总量比例较低,不会显著增加用水压力。水资源污染方面,由于水力压裂诱发连通储集层和地下水的裂缝而直接造成污染的可能性很低,且已知的浅层地下水污染案例可能与完井缺陷有关,提高井身完整性是防止污染的关键;页岩气规模开发阶段返排水总量大、污染物种类多、成分复杂,处理不当会造成污染,需要监测和评估其污染风险。现有证据表明页岩气开发不会引发破坏性地震。对页岩气井全生命周期的温室气体排放估计结论不一,在生产中应当采取更为有效的措施减少泄漏。页岩气开发环境影响方面的研究重点包括地表水和地下水污染监测方案与指标体系的建立、注入压裂液和储集层流体运移规律的分析、开发活动对高矿化度地层水及地下水层中天然甲烷运移的影响分析、页岩气开发返排水再利用和处理技术的应用。     

水力射孔射流压裂工艺在长庆油田的应用

水力射孔射流压裂集水力喷砂射孔和射流加砂压裂于一体,是一项重大革新型的增产工艺。该工艺采用水力喷射专用工具,首先依靠高速射流作用实现套管射孔,并在射流状态下直接进行压裂作业,既可用于水平井多段压裂改造,也可用于直井单段或多段压裂改造。现场应用表明,对于水平井,该工艺可缩短施工周期、降低施工费用、提高作业安全性;对于直井,除具有传统压裂的作用之外,可在近井地带产生高导流缝穴,有利于增产和稳产。该工艺具有施工高效性、经济性、安全性以及明显的增产能力,对于低渗透油气田的开发意义较大。     

水力喷射多级压裂中水力封隔效果的数值模拟

在多级压裂过程中有效的层间封隔至关重要,水力喷射压裂技术利用水力射流形成的低压区来实现层段间的封隔,但是在井下复杂环境下很难通过试验来定量分析水力封隔效果。鉴于此,首先建立了包含喷嘴、射孔孔道和环空段等结构的CFD模型,模拟了多级水力喷射压裂过程中环空的特性,并将数值模拟结果与试验数据进行对比,验证了该数值模型的正确性;然后根据环空流动特性,提出了用2个出口的质量流量比来评价多级压裂中水力封隔效果;最后,分析了不同参数对封隔效果的影响规律。模拟结果表明:1在一定条件下,高速射流能产生有效的层间封隔;2水力封隔效果随层间压差、喷射相位角和喷距的减小而增强,随喷射流速和喷射层数的增大而增强,且喷射相位角对水力封隔效果的影响大于喷射层数的影响。研究结果可为多级水力喷射压裂水力参数、喷嘴布置和参数组合的优化提供参考。     

杜克大学研究指出美国水力压裂的水足迹持续增长

正2018年8月15日,来自美国杜克大学的研究人员在Science Advances发表文章《水力压裂的水足迹持续增长》(The intensification of the water footprint of hydraulic fracturing)指出,2011—2016年间美国主要页岩气和页岩油产区的水力压裂单口井用水量增长7.7倍,而德克萨斯州的一些页岩油气产区的废水量则增长14.4倍。研究人员表示,先前的研究表明,水力压裂不会比其他能源开采方式使用更多的水,但这些发现仅基于     

水力裂缝分形扩展对压裂效果的影响

为深入认识裂缝分形扩展对压裂效果的影响,研究了裂缝扩展分形性对裂缝延伸净压力及裂缝尺寸的影响规律。分析裂缝分形几何形态及其尖端应力场特征,并应用分形断裂力学理论对线性扩展净压力模型进行修正,得到了分形扩展净压力模型;在此基础上,结合力平衡模型及Sneddon最大裂缝宽度模型,建立了裂缝分形扩展与线性扩展的裂缝高度比模型和裂缝最大宽度比模型。数值分析结果表明:裂缝的分形扩展增加了裂缝高度、最大缝宽以及延伸所需的净压力;当50 m缝长处的裂缝扩展形态的分形维数由1.20增大至1.80,净压力比由1.50增大至6.30。在给定地层力学参数条件下,当分形维数由1.30增大至1.60时,20 m缝长处的裂缝高度比由1.04增大至1.11,裂缝最大宽度比由1.70增大至2.70。研究表明,分形扩展对裂缝几何尺度的影响明显,裂缝分形扩展程度越剧烈,裂缝高度和裂缝最大宽度的增量越大。      

水力压力波动注入压裂增产工艺的力学原理

为了提高水力压裂的改造增产效果, 解决连续油管环空水力压裂作业中高泵压的难题, 提出了一种新的水力压力波动注入压裂增产工艺。基于水力压裂原理, 解释了水力压力波动注入条件下井筒压力系统变化规律; 根据流体力学、弹性力学及波动力学理论, 建立了水力压力波动注入压裂增产工艺的基础力学原理。分析结果表明, 水力压力波动注入条件下, 井筒内流动流体发生了能量转换, 在井底附近产生了不稳定的压力波动, 这种由于不稳定注入排量产生的不稳定的压力波动在储层裂缝内以压力波的形式传播; 水力压力振动波沿缝长方向传播时并不是以恒定压力振幅传播, 而是呈现压力振幅衰减的规律; 水力裂缝的长度和宽度随着压裂泵工作转速的增大而增加。研究结果表明, 水力压力波动注入压裂增产工艺可以提高水力压裂的改造效果和油气井的产量, 建议将该工艺方法应用到现场水力压裂作业中。     

水力压裂条件下“三软”煤层压裂渗透模型及应用

为了探索水力压裂条件下由软煤、软顶和软底构成的特殊地质体(简称"三软"煤层)裂缝的扩展规律,以及压裂后储层的裂隙分布特征,结合河南焦作煤层气田的注水压裂试验,基于PKN模型的裂缝宽度假设与裂缝流动的摩阻压降规律,着重考虑软煤裂隙中压裂液的滤失因素,构建了水力压裂条件下"三软"矿区碎裂煤的裂缝扩展模型与渗透率计算模型,并运用地震实测法和渗透率反演计算法分别进行了验证。研究结果表明,实际施工条件下试验区二_1煤层压裂后的裂缝几何特征大致相同,长度分布区间为81.85~139.23m,平均为100.41m;最大裂缝宽度区间为24.83~32.78mm,平均为27.32mm,裂缝长度与地震实测结果基本一致。应用裂缝渗透模型,进一步计算得到压裂后煤储层的渗透率一般在(9.21~86.61)×10~(-3)μm~2之间,平均为31.63×10~(-3)μm~2。与后期排采结果所得到的储层渗透率反演值相对比,二者基本吻合。由此可见,压裂改造后的煤储层的渗透率得到显著提高,裂缝扩展与裂缝渗透模型皆可应用于指导"三软"矿区的压裂抽采实践与产能预测。