控制支撑剂回流技术新进展

水力压裂后的支撑荆回流一直是困扰油气采输的难题.自从20世纪70年代末预固化树脂包层砂(RCP)防止支撑剂回流成功以后,相继开发出纤雏防砂技术、热塑性薄膜(TFS)防砂技术、表面改良支撑剂(SMA)防砂技术、可变形支撑剂(DIP)防砂技术和超低密度支撑剂(ULW)防砂技术.通过分析这6种技术的防砂原理和技术特点,指出可以根据现场实际情况选用相应的防砂技术,从而提高油气井产量,增加油气田经济效益.     

页岩气藏压裂防砂工艺优化与现场试验

随着涪陵页岩气田焦石坝区块进入开发调整期,老井的采出程度逐渐增加,压裂后支撑剂回流现象频发,给安全生产带来隐患,并严重影响气井产能释放。为解决页岩气藏压裂后支撑剂回流问题,文中开展了压裂防砂工艺技术研究与现场应用。通过建立基于压裂施工参数的SM模型,并开展模拟计算,明确了地层闭合压力、支撑缝宽比（支撑剂支撑的缝宽与支撑剂粒径之比）为页岩气井支撑剂回流的主控因素,提出了增加水力裂缝缝长、提高携砂液黏度、增大支撑剂粒径等缓解支撑剂回流的有效工艺措施。现场试验表明：在相同的生产时间下,采用优化后压裂工艺的气井支撑剂回流量可减少87%。该研究成果对同类型区块压裂防砂工艺的优化具有指导意义。     

包胶支撑剂技术

水力压裂后的支撑剂回流一直是困扰油气采输的难题。支撑剂回流导致支撑缝长、缝宽和导流能力下降，从而降低压裂效果；产出的支撑剂可能侵蚀油嘴、阀门和其他设备，掩埋射孔孔眼甚至泵筒，导致维修费用昂贵和频繁停机。这些将严重影响压后油井产量，增加不必要的作业施工。     

尾追覆膜砂防砂压裂在石南21井区的应用

石南21井区作为整体压裂区块，压裂措施在油田开发上的地位是举足轻重的。但2004年实施的压裂井发现支撑剂回流现象比较严重，导致砂埋油层以及支撑剂上返地面，对设备造成伤害，并影响生产。尾追覆膜砂防砂压裂工艺可以有效防止压裂后支撑剂的回流，并且通过改盘配方及优化设计，能够达到预期的改造效果，同步实现了增产和防砂两个既定目标。     

压裂充填技术的应用与发展

压裂充填技术是近年发展的新技术 ,它作为一种新的完井方法已引起人们的关注。它的基本原理是 :由于常规砾石充填防砂作业会导致很高的表皮效应 ,因而达不到预期产量的目标 ,而压裂充填技术可将缝端脱砂压裂与砾石充填防砂技术两者结合起来 ,用于疏松或胶结不好的地层 ,实现进一步改善防砂的效果。压裂充填的关键技术包括 :缝端脱砂压裂、压裂充填井层的选择、压裂液、支撑剂的选择及压裂充填作业的优化设计与施工。这些技术对压裂充填效果均有较大的影响。国外的实践证明 ,压裂充填技术对地层的解堵和防砂具有良好的效果     

纤维复合压裂防砂技术研究与应用

为从根本上解决温米油田低压、中低渗油层压裂改造后支撑剂回流使地层出砂,或油层疏松开采过程中生产压差过大使地层出砂问题，减少因油层出砂造成油井的机械故障或冲砂作业工作量。从出砂、防砂机理入手，通过研究及试验优选出适合温米油层物性的纤维复合体、涂敷砂，优化压裂施工参数, 在压裂携砂液中加入适量纤维复合体，进行地层深部防砂，后期尾追涂敷砂，防止支撑剂返吐。应用结果表明，该技术适应性强，延长了油井的生产周期，并取得了较好的增产效果。     

纤维复合压裂防砂技术研究与应用

为了解决温米油田中低渗油层压裂改造后,支撑剂回流及生产压差过大造成的地层出砂,减少出砂造成油井机械故障或冲砂作业,研究采用了纤维复合体及涂敷砂复合压裂防砂技术。该技术主要通过优化压裂施工参数,在压裂携砂液后期加入合理纤维及涂敷砂,进行地层深部防砂。现场应用结果表明,该技术适应性强,与井筒防砂技术相比,更适合出砂严重的井,尤其是对细粉砂的防治有明显的效果。     

高压高产气井预防砂刺的综合措施研究

压裂井在施工后期进行排液测试及采气过程中,常有支撑剂回流造成刺坏地面流程的情况发生。通过对川西高压高产气井支撑剂回流出砂的调研分析,找出了影响压裂井出砂的主要原因是工程因素和地质因素,针对排液措施不当、压裂液破胶不完全、裂缝未充分闭合、顶替液量不足和输气流量突然变大等工程因素可采取相应的工艺措施加以解决;对于地层疏松等地质因素造成出砂可以从提高支撑剂在人工裂缝中的固定强度入手。提出了2种有效提高支撑剂充填层稳定性的技术——纤维支撑剂和树脂涂层支撑剂技术。通过在川西气田的现场试验,表明这2种技术能有效减少压裂井支撑剂的回流返吐,从而保障气井的正常采输和生产,提高了压裂增产效果,具有较好的经济效益和安全环保效益,在川西致密砂岩气藏领域具有良好的推广应用前景,为今后川西气田开展加砂压裂新工艺、新技术提供了可靠的参考资料。     

裂缝充填模拟试验装置的研制

鉴于常规裂缝导流仪无法有效开展如压裂充填防砂、防支撑剂回流和压裂液在裂缝条件下的破胶过程以及对导流能力的伤害等试验研究问题,研制了裂缝充填模拟试验装置。该装置通过铺置岩板和支撑剂,可以针对不同闭合压力、温度、流体、流速、射孔孔径和孔密,更加全面准确地模拟地层内裂缝前端和两侧壁面的流体渗流、地层砂侵入,支撑剂回流状况,基于出砂量、裂缝导流能力、裂缝缝宽变化或支撑剂回流量等测试结果,可全面地评价优化支撑剂的嵌入程度、防砂和防支撑剂回流效果及裂缝充填层的伤害等指标。该装置为水力压裂中各种参数的优化评价构建了一个合理而有效的平台。     

川西气田压裂井出砂机理及防砂技术

川西地区压裂井支撑剂的回流是一个普遍的现象，特别是高压高产井支撑剂回流更为严重，压裂井出砂将导致人工裂缝的导流能力下降，同时给压后排液、测试、求产阶段和压后采输气带来诸多不便。为此，具体分析了川西地区压裂井出砂的原因及其危害，并针对出砂原因提出了相应的预防支撑剂回流的措施，着重介绍了树脂涂层支撑剂、纤维支撑剂压裂工艺两项新工艺技术措施。通过这些预防支撑剂回流措施的应用，减少或消除了川西地区压裂井支撑剂的回流，提高了压裂增产效果。     

实现快速排液的纤维增强压裂工艺现场应用研究

川西新场气田在压后排液测试及采气初期，常常出现支撑剂回流返吐的问题，给压裂井测试和正常输气造成不利影响。为此，文章进行了不同闭合压力、不同压裂液粘度和不同纤维浓度的支撑剂稳定性测量实验，结果表明，加入纤维后的支撑剂充填层的临界出砂流速提高了10倍以上，稳定性显著增强，对预防支撑剂回流非常有效。CX483井现场试验表明，采用纤维增强加砂压裂工艺，排液速度明显加快，排液时间显著缩短，见气时间显著提前，达到了“能快速、高效排液，避免支撑剂回流返吐”的应用效果。这项工艺的成功应用，为进一步降低川西低渗致密气藏压裂液的滞留伤害和预防因地面管线的冲蚀破坏而造成的安全生产隐患提供了可靠的技术保证，具有良好的推广应用前景。     

纤维控制压裂支撑剂回流实验研究

支撑剂回流现象在一些闭合应力低、结构疏松、微裂缝发育的砂岩层段及高压气藏时有发生。纤维控制支撑剂回流技术具有工艺简单,压后快速返排的特点。室内研究表明,在目前常用的压裂液、支撑剂体系下,适用于压裂改造控制支撑剂回流的纤维种类为聚丙烯类纤维,在液相、固相中分散性好,适用纤维长度为8～12mm,纤维浓度为0.8%～1.0%,纤维压裂液体系静态悬砂半衰期可达72h,加入纤维后的支撑剂充填层临界出砂流速可提高10倍以上,对裂缝导流能力和渗透率影响较大,但与储层基质渗透率相比仍然较大,不会影响压裂改造后的产量。     

可降解纤维压裂液的研究及其在苏里格气田的应用

为了提升苏里格气田支撑剂铺置效果,防止出砂和支撑剂回流,对纤维进行了表面改性处理,优化了纤维尺寸、加量,对纤维降解性、分散性、岩心伤害、悬砂性能、压裂液体系耐温耐剪切性能、破胶等性能进行了评价。结果表明,纤维直径为10 μm、长度为12 mm,加量为0.15%,在压裂液中分散良好,120 h可降解80%以上,降解后纤维溶液伤害率小于5%,纤维压裂液增黏性能优异,在剪切速率170?s?1、110?℃下剪切120 min后黏度保持在120 mPa·s以上。纤维通过桥接作用形成网状结构,将支撑剂束缚于其中,降低支撑剂沉降速度,现场试验未发生出砂和支撑剂回流现象,压后无阻流量为108.61×104 m3/d,现场压裂效果良好。      

阻水透油支撑剂在高含水储层的应用

针对大庆油田特高含水期压裂增产措施中，常规支撑剂石英砂无法控制采出液含水率的问题，研发了阻水透油支撑剂，主要是采用带活性基团的有机硅化合物覆膜于石英砂上，使其外表面具有疏水亲油气的特性，大幅提高了其控水能力。室内性能评价结果表明，该支撑剂油润湿指数大于0.75，在一定压差下油的通过能力是水的10倍以上，现场应用控水成功率100%，比常规支撑剂控水成功率提高54个百分点，该支撑剂可成为油田开发后期降低开采成本、提高可采储量的生力军。     

国内石英砂支撑剂评价及砂源本地化研究进展与前景展望

为了实现中国非常规油气开采成本的进一步降低,系统地梳理了近年来北美地区压裂支撑剂发展变化趋势,明确了国内外储层改造支撑剂的新进展,总结了国内外储层改造支撑剂使用理念的差距.在此基础上,结合中国非常规储层开发特点及当前形势,评价了中国六大主要砂源地石英砂品质,开展了石英砂应用可行性基础理论研究,挖掘了中国石英砂砂源本地化...     

压裂支撑剂新进展与发展方向

压裂支撑剂是油气储层改造中用来支撑压裂人工裂缝的一种关键材料,是提高压裂成功率和大幅提高改造效果的关键。国外近年来研发了一系列新型支撑剂,值得我们学习借鉴。笔者分析了压裂支撑剂的应用现状,总结了压裂支撑剂的最新进展及现场实验情况,包括高强度低密度支撑剂、高导流支撑剂、多功能支撑剂和智能支撑剂。结合我国油气勘探开发趋势,提出了压裂支撑剂的科技攻关和技术发展方向。围绕这些方向进行研究,尽快形成适应于我国油气储层的压裂支撑剂技术,对于提高油气产量,保障国家能源安全具有重要意义。      

包胶支撑剂及回流控制技术的新进展

经过20余年的发展,包胶支撑剂（包括树脂包胶支撑剂、加维支撑剂、热塑膜支撑剂和表面改良支撑剂）已成为控制水力压裂后支撑回流的主要手段之一,随着色胶支撑剂的发展,各种性能都在不断改进和完善,应用范围也在逐步扩大,而国内还处于技术空白区。本文介绍了“边色胶边注入”施工工艺,“二次包胶支撑剂”的应用;介绍了加纤维支撑剂,它是稳定支撑剂充填层,可替代固化色胶支撑剂,是阻止支撑返排的一种新工艺;介绍了热塑膜支撑剂,它可进一步提高支撑剂的回流控制效果、增大支撑剂抵抗地层应力振荡的能力,而施工费用仅为树脂涂敷支撑剂的50％～70％;还介绍了表面改良支撑剂能增加粘胶性或附着力、提高充填层的孔隙度和裂缝导流能力,同时介绍了配伍使用和分子结构模型。     

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水力压裂工艺过程中，裂缝中压力梯度的变化会造成支撑剂回流现象，这势必对地面流程造成严重的冲蚀破坏。章在了解多种地面流程防护措施的基础上，采用水力学的方法进行了研究，提出在节流油嘴上游高压低速区重力沉砂的方法。此外，还介绍了一种有效分离固体颗粒的装置——砂粒捕集器的设计思路和原理。装置模型实验结果表明，此种方法能除去天然气以及携砂液中的支撑剂，实现对地面流程的有效防护。     

压裂工具与技术新进展及发展建议

页岩气、致密气、致密油等非常规油气的大力开发对压裂工具与技术提出了更高要求。介绍了国外压裂工具与技术的新进展。压裂工具包括InterFrac^TM多级压裂系统、BLITZ^TM连续油管压裂滑套系统、快速压裂系统、DEEPFRAC深水多级压裂系统、Toe-XT液压滑套、Elect^○R电子压裂滑套、i-Opener TD趾端滑套、ProDrill^○R Express系列复合压裂桥塞、ProDrill^○RVelocity^TM Fast-Drillout复合压裂桥塞、MILLITE^TM压裂桥塞、Scorpion^TM复合压裂桥塞、VapR可溶解压裂桥塞和Illusion^○R Spire可溶解压裂桥塞; 压裂技术包括BroadBand Shield裂缝几何形状控制技术、PSI-Clone固体火箭推进剂压裂技术、MajiFrac Plus压裂技术和微压裂技术; 而支撑剂包括导电支撑剂、超低密度支撑剂、陶瓷微支撑剂和SandTec^○R矽尘抑制支撑剂涂层。在此基础上, 对国内压裂工具与技术的未来发展提出了建议。提出我国应尽快完成核心压裂工具与技术的国产化, 以实现页岩气和致密油气的经济有效开发。