四川长宁A平台页岩气水平井组压裂地面测斜仪监测评估

四川长宁A平台是我国第一个页岩气丛式水平井井组平台,也是国内首次采用"拉链式"压裂作业模式进行"工厂化"压裂作业的平台。为更好地认识该平台压裂模式中水力裂缝的形态和扩展规律,指导该区块其他井组优化压裂设计,采用地面测斜仪对该井组3口水平井分段压裂裂缝进行了监测,获得了裂缝的形态、体积和长度,并对监测结果进行了对比分析,探索了影响裂缝形态的因素。结果表明:即使同一个井组,水力裂缝形态也会具有很大的差别,天然裂缝和水平层理对水力裂缝形态具有重要影响;当天然裂缝发育时,水力裂缝以垂直缝为主,裂缝延伸距离大,反之则水平缝与垂直缝同时发育,且体积相近,裂缝延伸距离小。     

四川盆地页岩气水平井压裂实践与展望

总结分析了川庆井下作业公司在四川盆地22井次、66 段页岩气压裂改造中形成的经验和技术,将压裂改造中涉及的龙马溪、筇竹寺等页岩层系与北美几个重点页岩气区的压裂改造技术现状进行了对比,归纳总结了四川盆地页岩气水平井压裂改造中获得的经验。并对即将开展的丛式水平井组压裂改造进行了分析,提出了多口水平井压裂相对于单井而言作用机理和技术思路的区别。结合长宁H2、H3平台丛式水平井组压裂改造方案和 “工厂化”施工模式的技术方案进行了剖析,旨在为四川盆地页岩气丛式水平井组的压裂改造提供新的技术思路和解决办法。     

页岩气藏水平井组“工厂化”压裂模式实践与探讨

针对页岩气多口水平井组"工厂化"压裂模式开展分析,对比井组拉链式压裂、循环拉链式压裂、同步式压裂的作业程序、泵注模式、地面配套差异,初步获得了影响"工厂化"改造效率和效果的主要因素。分析认为,"工厂化"压裂相对于单井压裂而言提升50%的压裂时效,形成的改造体积相对于同规模单井压裂而言提升数倍,同时改造体积的形成更加复杂,受到平台岩石力学性质变化、天然裂缝发育、井间和段间应力干扰等诸多因素控制。对比"工厂化"的不同压裂模式,拉链式压裂相对于同步压裂而言,单套车组利用率更高,场地需求更小,形成的改造体积相差不大。对于水平井组"工厂化"压裂而言具备更强的适应性。     

长宁地区龙马溪组页岩气工厂化压裂实践与认识

四川盆地长宁地区龙马溪组页岩气具有厚度大、有机质含量高、区域构造断裂系统局部发育、工区山地地貌复杂、地表水源分布不均等特点,为进一步提高该地区页岩气开发效率,降低开发成本,开展了工厂化压裂先导性试验,通过该地区前期改造,初步探索形成了集设计、工具、液体、分簇射孔、钻磨"一体化"的页岩气工厂化压裂改造技术。目前完成2个页岩气井组7口井的压裂实践,均获较好测试产量。实践表明,采用水平井丛式井组、工厂化压裂改造可有效地提高页岩气单井产量和开发效率,可为今后山地地区页岩气藏高效、规模开发提供参考。     

四川盆地页岩气水平井分段压裂技术系列国产化研究及应用

随着四川盆地页岩气勘探开发的持续深入,实施水平井分段压裂改造已成为页岩气这种非常规气藏有效开发的必要手段。针对四川长宁—威远国家级页岩气示范区水平井储层特点,结合套管固井完井方式,通过开展自主攻关与现场试验,在页岩气水平井压裂改造方面逐步形成了一套完整的技术系列,包括:新型复合桥塞分段工具、高效降阻滑溜水体系、优化分段设计技术、体积压裂工艺、连续油管钻磨技术、连续混配、连续供砂、连续作业技术、返排液重复利用技术等,从而实现了页岩气水平井储层改造的最优化体积和效果。应用结果表明:自主研发的页岩气水平井复合桥塞优化分段、滑溜水体积压裂工艺及工程配套技术,能够有效提高工程时效和增加井口产能,为页岩气水平井规模效益开发提供了技术保障,为下一步四川盆地页岩气工厂化压裂的实施提供了技术支撑。     

长宁页岩气工厂化钻井模式研究

随着页岩气等非常规资源开发的规模化和国家相应补贴、环保政策的逐步收紧,开发效益日渐微利
化。除利用新技术、新工艺降低开发成本外,创新开发模式也是重要手段,由于大量采用丛式水平井与分段压裂的
技术组合开发页岩气,工厂化的钻井、压裂模式得到积极探索和完善,在节约土地、水源、材料、人工,提高作业效率
和废物利用率,保护环境等方面发挥了关键作用。提出了工厂化作业的内涵、条件与方法,介绍了四川长宁页岩气
开发中工厂化作业的经验与效果,提出了有待进一步改进的建议。     

四川长宁页岩气“工厂化”钻井技术探讨

四川长宁区块页岩气资源储量丰富,开发利用价值大,采用常规钻井模式存在施工效率低、钻井周期长、作业费用高、投产速度慢等问题,影响了页岩气资源的规模效益开发进程。"工厂化"钻井以流水线的作业模式批量完成钻井作业,2008年应用于北美,促成了美国"页岩气革命",因此有必要研究形成适合四川长宁页岩气地质特征和技术现状的"工厂化"钻井技术,进而缩短钻井周期,降低钻井成本。基于四川长宁区块地质、工程特点,分析了该区块页岩气丛式水平井组面临的主要钻井技术难题,探讨了"工厂化"钻井关键技术及装备,提出了"工厂化"钻井两步走实施计划,形成了双钻机批量钻井方案和配套优快钻井技术系列,为页岩气资源高效开发、长宁-威远国家级页岩气示范区建设提供了良好的技术支持。     

致密油水平井体积压裂工厂化作业模式研究

摘要：随着全球油气公司逐步加大对致密油气藏、页岩气藏等非常规油气藏实施勘探开发力度,水平井压裂技术目前己成为提高非常规油气田开发综合效益的主体技术。而致密油气的高效开发离不开水平井压裂增产技术。目前,水平井压裂增产技术也逐步向多级分段压裂、大规模分段多簇的“体积压裂”的趋势发展,工厂化作业已经成为致密油气高效率低成本开发的模式。通过研究致密油水平井体积压裂改造技术的发展趋势,分析国内外体积压裂工艺的完井方式、储层改造方式和工厂化的作业模式,围绕致密油开发技术、生产作业模式和组织管理模式等多个方面形成可复制的标准开发模式和规范,为国内各油田水平井体积压裂“工厂化”技术模式的设计和选择提供依据和参考。     

页岩气平台复杂山地工厂化作业技术

国内页岩气储量丰富,页岩气藏具有非均质性强、孔隙度低、渗透率低、岩石致密、储量丰度低等地质特点,主要采用水平井体积压裂形成缝网实现高效开发。工厂化作业模式已在国外非常规油气资源开发中得到应用推广。工厂化作业模式是一种批量化、流程化、标准化、自动化的作业模式,在同一平台尽量完成多口井的钻完井作业,实现效益的最大化。页岩气水平井复杂山地工厂化作业技术涵盖工厂化钻井技术、工厂化压裂技术、工厂化试油测试技术等方面,能够达到组织结构合理优化、施工人员精简、井场占地减少、设备共享利用、工作液循环利用、建井周期缩短等目的,适用于页岩油气资源的开发作业。通过完善钻机平移作业流程及装备,平均平移周期较钻机改造前缩短5.4 d;平均钻井复工时间35 h;拉链压裂作业模式可以取得较好的时效性与经济性,优化后作业时效最高达2.98段/d;模块化地面测试流程,安装效率提高了47.6%,管线减少了22.9%,能够实现压裂返排测试、试采一体化。     

国家页岩气示范区长宁H3平台首口水平井开钻

2012年11月10日,中国石油西南油气田公司页岩气长宁H3平台第一口水平井——长宁H3-3井顺利开钻,它的开工建设标志着国内页岩气开发"工厂化"模式探索迈出重要一步。为加快国家页岩气示范区建设进度、降低建设成本,根据中国石油天然气股份有限公司的要求,中国石油西南油气田公司大力开展页岩气勘探开发技术自主研究。该公司积极学习借鉴国外先进经验,在相继完成直井、水平井、大型水力压裂试验的基础上,     

页岩气水平井高产主控因素定量评价及应用

针对相同地质条件或施工工艺下,页岩气水平井产能差异较大的问题,以威远页岩气田WH平台为例,筛选出12项参数,利用主成分分析法,明确产量主控因素。结果表明:利用主成分分析法提取的2个主成分综合反映了原始参数94.09%的信息;压裂长度、优质储层厚度、压裂段数、压裂液用量、优质储层钻遇长度和优质储层压裂长度为WH平台水平井高产主控因素。以优质储层厚度、优质储层压裂长度和压裂液用量为代表构建了一种同时考虑SRV 3个维度的综合性参数“SRV因子”,通过与产量进行标定,建立了气井产量预测模型,实现产量快速准确预测。该研究为气井精细施工、产量预测及合理开发技术制订提供了参考。     

长宁页岩气示范区H-x平台体积压裂技术

长宁页岩气示范区已开展大规模体积压裂并取得了良好的应用效果,但在现场实施过程中,存在高砂比阶段施工压力高、加砂困难的现象,通过在H-x平台开展压裂技术试验,为后期体积压裂方案优化提供依据。本次施工采用分簇射孔复合桥塞联作分段压裂工艺,H-x平台采用工厂化拉链式压裂,并进行了微地震裂缝监测。通过实时微地震数据分析,指导优化现场施工工艺参数。通过高黏液体的使用、提高粉砂用量、施工中期加酸以及胶液粉陶段塞等技术手段,形成了强非均质储层条件下体积压裂技术。提高了施工工艺针对性,降低了高砂比阶段的压力波动,提高了现场加砂规模。该研究可为后期长宁页岩气强非均质性储层压裂方案优化提供参考。     

基于最优SRV的页岩水平井压裂簇间距优化设计

水平井分段分簇压裂时的簇间距大小对页岩气藏的压裂改造效果具有重要影响,过小的簇间距设计将导致分簇主裂缝之间的改造区重叠,降低压裂改造效率;而过大的簇间距设计则会在主裂缝之间产生未改造区,影响储层的动用程度。目前的簇间距优化设计主要基于静态模式下进行且以储层潜在改造区为目标,没有发展与实际压裂过程相吻合并以动态储层改造体积（SRV）为目标的簇间距设计方法。为此,考虑裂缝扩展、压裂液滤失和应力干扰相互耦合的作用机制,建立了分簇裂缝扩展下的动态SRV计算模型,以最优SRV为体积压裂设计的目标,对簇间距进行优化设计。在四川盆地涪陵地区焦石坝页岩气田开展了簇间距优化实例应用,验证了所建立方法的可靠性,分析了影响最优簇间距的关键地质工程参数,并针对该气田南、北不同区块不同地质特征,分别绘制了最优簇间距设计参考图版。结论认为,所建立的簇间距优化设计方法对改善目前分簇射孔的盲目性、指导页岩气藏体积压裂优化设计具有重要的作用和意义。     

深层页岩气水平井储层压裂改造技术

四川盆地南部深层页岩气资源量大,但由于埋藏深、构造复杂,适于3 500 m以浅页岩气储层的分段体积压裂主体工艺技术在3 500 m以深页岩气储层的压裂改造中出现了不适应性,难以形成复杂缝网。为此,借鉴埋深为3 500 m以浅的页岩气实现规模效益开发的压裂工艺技术,结合深层页岩的构造与储层特征,形成了一套适合于深层复杂构造页岩气水平井的储层改造技术,并在渝西地区深层页岩气井的压裂改造中进行了现场实践。研究结果表明:①天然裂缝综合预测技术实现了对天然裂缝带的精细刻画及天然裂缝发育强度的定量预测,为后续压裂施工优化提供了依据;②在页岩储层可压性评价参数中,脆性指数、缝网扩展能力指数及含气性指数越大,储层可改造潜力越大、气井增产效果越好;③采用大规模前置液工艺,"高强度注液、低孔数、低浓度段塞式加砂"工艺,以及实施暂堵转向的缝网复杂度提升工艺,单井储层增产改造体积(SRV)与产能得到了有效提升。结论认为,所形成的储层改造技术适用于深层页岩气储层的压裂改造作业,可以为同类型页岩气井的压裂施工提供借鉴。     

四川盆地威荣区块深层页岩气水平井压裂改造工艺

四川盆地南部威荣区块由于地质条件复杂、最大水平主应力和垂向主应力差异小、水平应力差值大、施工泵压高、敏感砂比低等原因,页岩气水平井的压裂施工面临诸多难题。为此,通过剖析该区深层页岩气水平井的工程地质特征及压裂改造难点,借鉴国内外页岩气水平井体积压裂的技术思路,确定了对该区页岩气水平井实施压裂改造的主体思路及技术对策,并在后续页岩气水平井的压裂改造中加以应用。研究结果表明:(1)威荣区块页岩气水平井采用常规压裂工艺形成的裂缝复杂程度低、整体改造体积偏小,射孔簇有效性难以保证,加砂强度低导致压裂后气井的稳产能力较差,并且难以应对套管变形井的压裂改造;(2)针对该区深层页岩气水平井的压裂改造难点,形成了"超高压、大排量、大液量、缝内暂堵转向、变排量"工艺、"分段多簇射孔优化+大排量"及"缝口暂堵转向"技术、"大排量、高黏度、低砂比、低密度、小粒径连续加砂"工艺和"连续油管快速处理+小直径桥塞、射孔枪分体泵送"的套管变形井压裂改造技术;(3)将所形成的压裂工艺应用于该区块5口页岩气水平井,压裂后获得的页岩气无阻流量平均值为26.11×104 m3/d,改造效果较好。结论认为,该研究成果可以为深层页岩气水平井的压裂施工作业提供借鉴。     

页岩气井体积压裂技术在我国的应用建议

页岩气因其储层渗透率超低、气体赋存状态多样等特点,决定了采用常规的压裂形成单一裂缝的增产改造技术已不能适应页岩气藏的改造,必须探索研究新型的压裂改造技术,方能使其获得经济有效地开发。为此,在总结分析美国页岩气储层的岩性、物性、天然裂缝与力学性质特征的基础上,依据复杂裂缝形成机理,提出了压裂形成复杂缝网、增大改造体积的基本地层条件的观点,归纳了直井和水平井体积压裂改造工艺技术方法等。实践表明:页岩气储层获得体积压裂后不仅初期产量高,而且更有利于长期稳产;在我国压裂增产改造将是开发页岩气最重要的技术手段。建议分海相、陆相两大类型开展体积压裂适应性、体积压裂优化设计技术与实施工艺技术、压后监测与评估技术等攻关研究。     

页岩气藏水平井分段压裂渗流特征数值模拟

页岩气藏具有独特的存储和低渗透特征,其开采技术也有别于常规气藏的开采技术,水平井完井技术和分段压裂技术是成功开发页岩气藏的两大关键技术。水平井完井和分段压裂后形成的复杂裂缝网络体系以及吸附气的解吸作用等因素,都给页岩气井的渗流机理研究带来极大挑战。研究表明,利用数值模拟软件来模拟页岩气井的裂缝网络系统,不仅能模拟页岩气的渗流机理,也能为编制页岩气藏开发方案提供可靠的理论依据。因此以Eclipse2010.1数值模拟软件为研究平台,建立了３种考虑吸附气解吸的页岩气分段压裂水平井数值模型,能够模拟页岩气藏水平井的生产动态,对体积压裂后形成的裂缝参数进行优化模拟。结论认为：只有通过增加水平井的数量和储层改造体积（SRV）、选取异常高压区钻井和压裂出具有充分导流能力的裂缝,才能有效提高页岩气藏的采收率,实现页岩气藏的有效开发。     

页岩气水平井增产改造体积评价模型及其应用

目前,已有的水力压裂储层增产改造体积(SRV)评价方法主要包括微地震监测法、倾斜仪测量法以及数学模型计算法,其中,直接测量方法都存在着成本高、可复制性差的不足,而理论模型计算SRV可以降低成本,提高计算的速度和结果的准确性、可靠性。为此,在分析目前SRV评价模型局限性的前提下,基于水平井分段分簇压裂裂缝扩展理论、岩石力学理论和渗流力学理论,考虑页岩气水平井分段分簇压裂裂缝扩展过程中流体扩散渗流场和裂缝诱导应力场同时改变对页岩体天然裂缝的触发破坏机制,针对页岩气储层水平井分段分簇缝网压裂建立了一套SRV数值评价模型(以下简称新模型),并据此对分簇裂缝延伸行为、水力裂缝诱导应力场变化、水力压裂储层压力场抬升以及天然裂缝破坏区域的扩展进行数值模拟与表征,计算储层改造总体积,并在涪陵国家级页岩气示范区X1-HF井对新模型进行了矿场应用验证。结果表明:(1)新模型的计算方法与页岩压裂过程储层SRV实际物理演化机制相一致,可实现对SRV更准确地计算和定量表征;(2)新模型模拟所得SRV与现场微地震监测结果较为吻合;(3)示范区内水平井分段压裂形成的SRV能够满足页岩气高效开发的要求,压裂增产效果明显。结论认为,新模型具有较高的准确性和可靠性,对于涪陵页岩气示范区后期页岩气缝网压裂优化设计、井间距调整和加密井部署设计等都具有重要的指导作用,值得大规模推广应用。     

非对称3D压裂和裂缝无序性压裂设计理念与实践——以四川盆地川西致密砂岩气藏为例

目前致密气藏改造存在传统大型压裂与体积压裂两种技术模式,如何选取适合储层特征的改造方式令人困惑。基于对致密气藏、页岩气藏的储层地质特征、渗流特征的分析,阐释了致密气藏与页岩气藏改造理念的差异,提出致密气藏改造方式的选取应以储层地质特征、渗流特征为依据,以最大程度改善储层渗流能力为目标。据此理念,以四川盆地川西地区两套致密气储层为例提出了2种压裂设计方法:对于中浅层上侏罗统蓬莱镇组"叠覆型"储层采用水力裂缝与储层砂体空间展布、渗流能力相匹配的非对称3D压裂设计;对于中深层上三叠统须家河组五段"砂页岩交互"储层采用增加裂缝无序性的体积压裂设计。应用结果表明:采用非对称3D压裂设计方法的水平井压后平均产量较同区水平井提高了41%,该方法适用于对蓬莱镇组气藏的开发;采用增加裂缝无序性体积压裂设计方法的单井压后平均产量为2.25×10~4 m~3/d,该方法为须五段气藏的开发提供了有力的技术支撑。