可控穿层压裂技术在砂泥岩互层储层改造应用

针对砂泥岩储层存在岩性复杂,储层物性差,纵向上砂层发育、砂泥岩间互层、泥岩夹层薄(3m),上下隔层遮挡能力弱,裂缝高度容易失控等特点,通过绘制油井纵向上地应力剖面,确定合理的缝内净压力值,应用Fracpro PT压裂软件,优化模拟变黏度、变排量、变支撑剂粒径等条件下最佳的缝内净压力和裂缝支撑高度,确定施工规模、施工排量、液体黏度、砂浓度、前置液比例和支撑剂粒径组合比例等参数,优化出最优施工泵注程序。在控制纵向上裂缝高度前提下,采用前置液投球分压技术,确保多组砂层有效改造,通过优化的二次加砂工艺,建立最优的裂缝支撑砂堤剖面,实现纵向上砂层有效支撑,提高了储层纵向上有效动用程度,形成了砂泥岩互层可控穿层压裂技术。该项研究成果在AR29区块推广实施了17口井,压裂后阵列声波测井和井温测井结果表明,砂泥岩薄互层可控穿层压裂技术可靠,措施后平均单井日产油12.3t/d,增油效果显著。     

碳酸盐岩酸压裂缝内净压力变化规律研究

酸化压裂是开发碳酸盐岩储层最常用的增产技术,而酸压裂缝内净压力是反映裂缝扩展特征、推断裂缝几何形态的重要参数。以水力压裂裂缝延伸机理为基础,基于酸岩反应理论,考虑酸岩反应导致的缝宽变化、CO₂气体膨胀、酸液滤失及岩石力学性质变化,结合PKN模型,建立酸压裂缝内的净压力计算模型并进行验证。研究分析酸压裂缝内净压力的影响因素及其规律,结果表明：距缝口距离越远,水力裂缝与酸压裂缝的缝宽均越小,酸液的溶蚀作用会使裂缝宽度增大。随着液体的滤失,离缝口越远液体越少,水力裂缝与酸压裂缝净压力逐渐减小,越靠近裂缝尖端净压力衰减越快。随着作用时间延长,酸压裂缝缝宽逐渐增大,前期随着大量CO₂生成,净压力迅速增大,随着酸液消耗与滤失增加,之后逐渐减小并趋于稳定。随着排量的增大,滤失增大,酸压裂缝缝宽及净压力均逐渐增大且增量越来越小。在黏度较小的情况下,滤失较大,净压力逐渐减小;在黏度较大的情况下,CO₂膨胀作用大于滤失作用,净压力逐渐增大。随着酸液浓度的增大,酸岩反应速率增大,反应生成CO₂增多,净压力逐渐增大。     

深层砂岩储层破裂压力研究

深部储层的高温高压导致其岩石力学参数与常规储层有较大差异,如使用常规岩石力学理论建立的岩石破裂压力模型计算储层破裂压力,必然会影响影响压裂优化设计,最终影响压裂施工效果。因此正确预测高温下地层岩石破裂压力,对于提高深部地层水力压裂施工效果具有重要意义。本文根据岩石力学和断裂力学理论,结合高温高压对岩石力学参数的实验分析,建立了考虑温度影响的砂岩储层岩石破裂压力计算模型,采用解析解方法对模型进行求解,分别得到了裸眼直井、裸眼水平井、射孔直井及射孔水平井的破裂压力计算模型,计算了不同温度条件下的砂岩储层破裂压力曲线,分析了温度对砂岩储层破裂压力的影响。研究结果表明,随着地层深度的增加,储层温度也随之增加,砂岩储层的破裂压力逐渐上升。该模型对实际压裂施工过程具有一定的指导意义。     

固井滑套体积压裂技术在致密油水平井的应用

致密油水平井投产前需要进行体积压裂,目前应用的压裂工艺主要为单段多簇复合桥塞压裂,但该工艺存在施工效率低、费用高、裂缝改造不充分及全井压裂后需要钻塞等问题。针对复合桥塞压裂存在的问题,在致密油扶余油层选取YP42-P1井开展固井滑套体积压裂试验,采用连续油管打开滑套进行单段单簇压裂改造。通过深化水平段储层品质认识及缝间距优化,共部署33条裂缝(即部署33段固井滑套),平均缝间距35m。结合地震属性预测图、砂体平面发育情况及邻井测井综合解释成果等,对缝长、施工排量及压裂液等参数进行优化,实现储层动用最大化,保证改造规模。从现场应用情况看,下入一趟压裂管柱按设计完成33段压裂施工,33级滑套打开成功率为100%、施工效率显著提高、施工费用大幅降低,且每条裂缝均得到充分改造,取得了较好的效果。该技术可为致密油水平井科学高效压裂开发提供技术支持,同时为同类型油藏压裂开发起到一定的借鉴作用。     

页岩油复杂裂缝形态段塞处理技术研究

松辽盆地古龙凹陷页岩油是大庆油田重要的接替领域。由于古龙页岩油储层地质条件独特,水平页理纹层发育,压裂时在近井端易形成复杂裂缝形态,裂缝转角大,易脱砂,导致主压裂施工中加砂困难,压力波动幅度大,无法有效连续加砂。为降低连续加砂施工难度,基于流体力学理论和颗粒冲蚀理论建立模型,利用有限元迭代法模拟低砂比段塞阶段支撑剂对裂缝转角的冲蚀效应。模拟结果表明,裂缝转角处的冲蚀效应与排量和砂比呈正相关,与压裂液黏度呈负相关。基于模拟结果建立排量、砂比及压裂液黏度与冲蚀效应的关系图版,并依据图版对试验井低砂比段塞阶段压裂液物性排量等施工参数进行优化,施工排量16m³/min,在砂比5%、压裂液黏度20mPa·s条件下缝内冲蚀效果最好。充分利用段塞加砂阶段,打磨裂缝转角,控制近井端裂缝形态,降低连续加砂施工难度。     

页岩油水平井密切割体积压裂产能研究

页岩油储层流动性极差,主要依靠密切割工艺缩短流动距离,增加裂缝复杂程度,提高单井产量,但产能预测及评价难度很大。针对页岩油水平井密切割大规模体积改造工程现状和压裂水平井流态特征,结合Warren-Root拟稳态双重介质模型,在Okzan模型基础上,进一步考虑页岩油储层不同区域层理缝、天然裂缝发育的影响,建立页岩油水平井分区复合产能模型,通过联立未改造区、压裂改造区和人工裂缝区数学模型的边界条件和链接条件,应用拉式变换和Stehfest数值反演方法 ,获得定产时的井底压力解和定压生产时的产量解,并验证了模型的正确性,分析了产能敏感因素。结果表明:提高改造区裂缝复杂程度增加渗透率对产量影响很大,且改造区的弹性储能比和窜流系数越大,页岩油井产量越高,能够维持较高产量生产的时间相对越长;采用小间距长缝密集切割改造可有效提高油井产量。该研究对于页岩油水平井体积改造压裂参数优化及产能评价具有一定的理论和实用价值。     

巨厚低渗砂砾岩储层控缝高蓄能缝网压裂技术研究及应用

二连探区勘探开发的低渗透砂砾岩油藏具有储层物性差、非均质性强、纵向上砂层厚度大、夹隔层薄、存在微裂缝、分层控高压裂难度大等特点,采用常规压裂技术投产后表现为初期产量高,后期递减快,注水效果差,一旦注水见效后易形成注水大通道,导致储层水淹,严重影响开发效果。针对上述问题,根据砂砾岩脆性强、天然裂缝发育、两向水平主应力差值小等特点,采用低黏度变排量二次加砂组合控高工艺控制裂缝高度,研发了具有较强的洗油、润湿、破乳助排和黏土稳定性能的新型低伤害蓄能压裂液体系,应用了滑溜水+基液+弱交联冻胶组合工作液体系,形成了“组合控缝高工艺+规模缝网+最优主缝”蓄能缝网压裂技术。研究成果现场实施3口井,有效率100%,其中Ba77-21X井微地震裂缝监测解释储层改造总体积约为36.9×10~4m~3,压裂后井温测井显示裂缝高度有效控制在30m。     

新疆油田火山岩气藏体积压裂机理研究及应用

进行火山岩气藏压裂改造时,通常采用形成单一裂缝的增产改造技术,气井稳产时间较短.借鉴页岩气开发理念,深入研究火山岩气藏体积压裂机理.根据缝内压力传导的力学模型,研究不同液体体系对压力传导的影响,分析无滤饼压裂液体系对体积压裂的作用,优选出压裂液体系;建立不同角度天然裂缝开启的力学模型,确立体积形成的关键力学条件,并针对火山岩气藏压裂目的层的地应力结构进行实际分析.从储层矿物角度出发,研究对比火山岩储层的脆性系数;根据力学条件,结合压裂工艺过程,建立相关模型,优化研究体积压裂关键工艺参数,包括排量、压裂规模等;分析降阻水、线性胶、浓胶液三种不同黏度液体对裂缝网络的作用.在上述研究基础上,针对新疆油田DX1413井实际地质条件,分析该井进行体积压裂的有利条件,并进行压裂设计与改造施工,对施工曲线、施工过程、施工结果进行分析,得到了一些有益的结论,这些结论对火山岩气藏的开发有重要的启迪作用.     

垂直压裂井开发下致密砂岩气藏压力分布研究

川西气区属于典型的致密砂岩气藏,直井或水平井压裂后才能获得工业天然气产量,措施后产量压力递减快,采收率低,加密调整井对邻井干扰严重。为厘清致密砂岩气藏开发后地层压力分布,采取针对性措施,提高气藏采收率,提出了Voronoi网格数值模拟法,建立了压裂井数值模型,研究了致密砂岩气藏压裂井地层压力在横向及纵向上的分布,分析了气井的配产、生产时间、地层渗透性等因素对地层压力剖面的影响。结果表明,在平面上,地层压力在压裂裂缝方向和垂直于裂缝方向上渗流不对等,形成椭圆渗流区域;纵向上,压降梯度与气井配产、生产时间成正相关,与地层渗透率成负相关。新场气田沙溪庙组气藏沙二1气层在压裂裂缝方向上,在距井筒60~100m气层中,压力降占生产压差的80%左右。基于地层压力分布特点,采取了部署菱形井网的加密井、优化气井配产及低产水井间开管理等措施,实施后剩余储量区得到有效动用,提高了采收率,延长了气井稳产时间。     

估算饱和岩石裂隙结构参数的模型研究

从弹性波速对压力依赖性的关系可以反演岩石裂隙参数分布。然而在超声波频率段,Gassmann方程不能有效解释压力梯度的非驰豫现象。为了从饱和岩石波速得到裂隙结构参数,构建双孔(裂隙与孔隙)结构岩石骨架模型,获取裂隙结构参数与有效压力的关系。利用Gurevich关系式解释高频条件下压力梯度的非驰豫现象,形成岩石骨架在高频饱和状态下的弹性特征。结合岩石骨架模型,通过饱和岩石弹性波速度对裂隙结构参数进行估算,形成一种不同压力下估算饱和岩石裂隙结构参数的计算模型。基于该模型可分别得到裂隙密度与有效压力预测曲线及裂隙孔隙度与有效压力预测曲线。三块岩石样本的超声波实验数据表明,该估算模型能有效地描述岩石弹性特征的压力依赖性。采用高压状态下的岩石来近似代替仅含硬孔隙的岩石主相并不精确,且裂隙-硬孔隙间存在一定的相互关系。