多级加砂压裂技术及其在新疆油田的应用

针对新疆油田巨厚储层、薄互层油藏、边底水油藏以及老区加密井在压裂改造中存在纵向改造不充分、缝高过度延伸、支撑剂嵌入、导流能力偏低等诸多问题,提出了多级加砂压裂技术,包括多级加砂压裂理论与实验评价、压裂工艺优化设计、压裂工艺配套与组合应用技术等,该技术可有效控制裂缝延伸范围、提高支撑剂铺置效率和裂缝导流能力。进行百余井次的现场应用表明,施工成功率100%,获油率70%,控水率65%,累计增产原油75 949t,改造效果显著。     

基质型页岩油储层高导流体积缝网压裂技术

针对松辽盆地北部青山口组基质型页岩油储层压裂改造的难点,结合基质型页岩油储层地质特征,文中采用前置液态CO2增能技术降低破裂压力,增加裂缝的复杂程度,优选出低伤害压裂液体系,以减小对储层的伤害;在大排量、大规模体积压裂的同时,采用多尺度多缝多粒径支撑剂组合加砂工艺、高砂比伴注纤维加砂工艺及混合压裂液变黏度多级交替注入工艺提高裂缝导流能力,形成了一套适用于松辽盆地的基质型页岩油储层高导流体积缝网压裂技术。研究表明,该技术增加了压裂后返排率,降低了储层伤害,形成了复杂缝网体系及高导流裂缝,提高了产量,在松辽盆地北部现场应用4口井,压裂后均获得工业油流。研究成果对基质型页岩油储层压裂改造提供了技术借鉴。     

控缝高压裂技术研究及应用

准噶尔盆地玛湖凹陷北斜坡三叠系百口泉组储层物性差,主力油层百二段厚度一般大于30m,油气显示及主要富集部位位于储层上部。由于纵向上无高应力遮挡层,常规水力压裂易导致裂缝高度向下部延伸,裂缝高度不易控制,加之支撑剂沉降,常导致顶部油气富集段支撑剂铺置效果差,压裂效果不理想。在对国内外控缝高压裂技术调研基础上,确立了适用于百口泉组的控缝高压裂技术优化条件。现场实验和回归分析方法研究表明,泥质隔层、压裂液粘度、二次加砂工艺、压裂参数对压裂缝高具有较好的控制作用,通过优化可降低支撑缝高10%～20%。该技术在百口泉组取得了较好的现场应用效果。     

FulconFrac全裂缝导流压裂新技术

现有压裂工艺存在砂堵、地层伤害、压后效果不理想等问题,在非常规油气藏压裂中表现更为突出。Fulcon Frac全裂缝导流压裂新技术使用新型超低密度支撑剂材料,通过降低支撑剂在压裂液中的沉降速度,同时以低黏压裂液作为主体压裂液,配合优化的施工工艺,改变支撑剂运移模式,使支撑剂在裂缝中呈全悬浮状态运移。超低密度支撑剂可采用清水或者低黏压裂液作为携砂液携带,不易形成砂堤,裂缝纵向铺砂剖面均匀,裂缝远端及分支缝部位得到有效支撑,实现有效裂缝面积与动态裂缝面积比例最大化,同时降低压裂施工中的加砂难度和施工风险,减少压裂液带来的地层伤害。某井现场应用与邻井相比,试验井所用前置液比例少,支撑剂用量更少,压后试气无阻流量提高41.6%,改造综合费用节约17.5%。该技术适用于常规低渗透储层,也适用于页岩气、致密油气等非常规储层。     

海上过筛管压裂工艺研究及应用

针对渤海油田中高渗疏松砂岩储层低产、低效井,分析了过筛管压裂射孔方式,建立了50～1000 mD中高渗储层压裂支撑裂缝半缝长和支撑裂缝导流能力优化经验公式。结合海上压裂作业及海水的高矿化度、高钙镁离子等特点,形成了海水基压裂液体系。支撑剂优选方面,研究了考虑支撑裂缝防砂临界流速的支撑剂粒径优选方法,同时评价了固结支撑剂在50～180℃不同温度下的固结强度。根据已实施11口井的过筛管压裂作业,9口井压裂之后增液、增油效果十分显著。实践证明过筛管压裂工艺可有效解决海上中高渗疏松砂岩储层低产、低效的难题,具有一定推广价值,但长期有效防砂是过筛管压裂工艺的关键。     

低渗底水油藏缝高控制压裂技术在安塞油田的应用

针对油层之下有水层且隔层较薄的底水油藏,开展了多级注入下沉式转向剂缝高控制压裂技术研究,并通过室内实验,优选出下沉剂类型及组合方式。最后,结合化子坪储层特征,利用GOHFER真三维压裂软件,优化了下沉剂多级注入工艺在化子坪区的施工参数。现场试验了14口井,增油控水效果明显。     

致密砂岩薄层压裂工艺技术研究及应用

针对致密砂岩薄层压裂面临缝高难控、改造体积小、裂缝支撑效率低及导流能力保持较差等难题,从压裂工程角度出发,通过压裂工艺参数优化模拟研究了不同黏度压裂液在不同的压裂施工参数下对裂缝延伸参数的影响规律,分析了薄层体积压裂存在的问题及难点,得出了主控因素,并在此基础上提出了薄层压裂控缝高措施及提高裂缝支撑效率工艺方法。研究表明：压裂液黏度是影响裂缝扩展、延伸的主要因素,其次是排量、液量;薄层压裂应以控缝高为前提,充分利用天然裂缝的作用,提高改造体积及裂缝支撑效率;低黏度压裂液能兼顾薄层压裂控缝高及造缝长的作用,有利于开启及扩展天然裂缝,进一步降低储层伤害,适宜作为薄层体积压裂的前置液;施工不同泵注阶段采用多黏度组合的压裂液体系,既可以扩大有效造缝体积及形成多尺度的裂缝系统,又能兼顾前置液阶段控缝高及携砂液阶段加砂的要求;采取变密度支撑剂结合多尺度组合加砂方式可实现不同粒径支撑剂与不同尺度裂缝系统的匹配,提高多尺度裂缝系统及远井地带裂缝的支撑效率。研究成果在龙凤山薄层气藏及江陵凹陷薄层油藏的多口井进行了试验,压裂后增产及稳产效果显著高于常规改造工艺,且稳产有效期明显增长,提高了该类储层压裂的有效性。     

页岩气支撑剂铺置影响因素探讨

支撑剂在裂缝中的铺设形态决定了压裂改造的最终效果,为研究压裂通道中砂堤的形成规律,通过微地震事件、缝高模型的建立、砂堤平衡高度公式的推导,结合裂缝形态、铺砂形态特征以及沉降影响因素开展了支撑剂的铺置研究。理论及现场试验表明:压裂中改变施工排量、携砂液黏度以及支撑剂密度能有效调整支撑剂的沉降速度以及运移距离,从而达到改善支撑剂的铺置形态。     

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。     

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。     

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。      

煤系烃源岩凝析气藏改造技术研究与应用

针对煤系烃源成藏的H凹陷凝析气藏部分储层与邻近煤层之间的隔层应力差较小、裂缝高度不易控制的改造难点,通过理论研究制定了用线性胶携带多级支撑剂段塞控制裂缝高度的工艺方法,改变以往采用下沉剂控制裂缝向下延伸的控缝高的技术思路。针对储层泥质含量较高易伤害的特点,优选了低浓度羧甲基羟丙基瓜胶压裂液体系,并在前置液阶段混5%~10%柴油进行乳化降滤,降低储层伤害。通过改变工艺措施和工作液方案,确保了加砂压裂施工成功率和压后效果。在H10井进行了先导性试验,分压3层,采用三级段塞加砂,单层最大加入20~40目陶粒支撑剂35 m3,砂浓度最高570 kg/m3（砂比35%）,平均砂浓度478 kg/m3（砂比27.5%）。3层压前无产量,压后返排率48%,合层试气求产日产天然气4×104 m3,凝析油0.4 t/d。井温测试和模拟分析表明,缝高、滤失和多裂缝均得到了有效控制。该井加砂压裂改造先导性试验的成功实施,为同类储层改造提供了借鉴。     

示踪陶粒技术在裂缝监测中的应用

对低渗油藏进行压裂改造时,纵向上砂砾岩大厚层的起裂位置、滩坝砂薄互层支撑剂的铺置位置往往难以准确获得。示踪陶粒技术将非放射性陶粒加入压裂裂缝中,从而改变中子侧井的响应,对比压裂前后中子侧井俘获截面响应,就可以直观掌握裂缝起裂位置和支撑裂缝高度。该技术可操作性强,解释精度高,对于获取裂缝形态、陶粒铺置情况及进行压裂改造效果评价具有重要作用。     

压裂液对致密油储层人工裂缝渗透率的影响分析

对于致密油储层来说,目前国内外对其开采主要是通过压裂形成人工裂缝增加储层的渗流能力,提高原油产量。然而在压裂施工的过程中势必会造成压裂液对地层的伤害及对支撑裂缝导流能力的伤害。弄清压裂液对人工裂缝渗透率的影响因素,对于提高致密油储层压裂改造效果及提高原油产量有着重要的意义。本文是针对致密油储层的真实岩心人工裂缝,进行室内试验研究,主要从压裂液破胶液对人工裂缝的伤害出发,研究了破胶液对人工裂缝的伤害及对渗透率的影响,支撑剂的分布对人工裂缝渗透率的影响及破胶液对支撑剂分布的影响等几个方面进行了系统的研究。并得出了影响人工裂缝渗透率的主要因素是裂缝断面粗糙度、支撑剂的运移及裂缝表面的性质等。     

DY2HF深层页岩气水平井分段压裂技术

DY2HF井是位于川东南丁山构造、目的层为龙马溪组海相页岩气的重点探井,具有高温、超高应力的特点。为解决该井压裂作业存在的施工压力高和加砂困难等难题,开展了深层页岩气水平井分段压裂技术研究。根据丁山页岩特征和地应力状态,进行了井口施工压力预测和排量优化,建立了水平井段多裂缝覆盖率计算模型,并结合诱导应力场计算结果进行了段簇优化。根据页岩气网络压裂技术的特点及该井的具体情况,确定采用高减阻低伤害滑溜水和活性胶液进行混合压裂,采用低密度高强度覆膜支撑剂进行组合加砂,并对压裂参数进行了模拟优化。DY2HF井分段压裂井口限压95 MPa,施工总液量29 516 m3,总砂量319 m3,最高排量13.6 m3/min,滑溜水减阻率达78%,胶液完全水化,压裂后获得高产工业气流,实现了深层页岩气水平井压裂技术突破。该井分段压裂结果表明,丁山等深层页岩气已经具备了有效勘探开发的技术基础。      

G43断块油藏整体压裂技术研究与应用

G43区块主力产层为中孔中渗储层,地层饱和压力低,弹性采收率低;岩石塑性较强,造成支撑剂嵌入,前期压裂效果差。为提高压裂开发效果,进行了整体压裂技术研究。通过原油性质测试表明,区块原油胶质沥青质较重,在前置液前加降黏液以避免原油乳化;岩石力学试验表明,区块岩石易发生支撑剂嵌入,且储层为中孔、中低渗储层,压裂设计应以提高裂缝导流能力为主,具体措施包括通过单剂优选和整体性能测试,优选出适合G43区块的压裂液体系,该体系具有携砂性能好、低摩阻、低残渣的特点,可减少压裂液对地层及支撑裂缝的伤害;通过支撑剂导流能力试验,结合整体压裂裂缝参数优化,采用大粒径陶粒或组合陶粒压裂技术提高支撑裂缝导流能力。3口井的现场实施表明,G43断块整体压裂各项技术措施针性强,压后增产效果显著,推动了G43区块压裂开发的有效实施。     

双河油田高含水开发后期薄互层控水压裂技术研究

双河油田经过40年的开发,目前处于特高含水开发期,挖潜对象已由初期的大厚层转向中低渗透薄互层,而压裂措施是这类低品位油藏挖潜的最有效手段。常规的压裂技术难以实现对人工裂缝的控制以及压裂后控制含水等问题。因此,本文在研究地质和工程参数对人工裂缝缝高影响的基础上,制定应力差与隔层厚度界限图版,为薄互层压裂选井选层提供科学依据,同时评价出具有较好控水作用的透油阻水支撑剂与压裂堵水剂。现场应用结果表明,透油阻水支撑剂与压裂堵水剂的复合应用发挥了比较明显的协同效应及控水增油效果,拓宽了高含水油田压裂改造技术应用范围,具有良好的推广应用前景。     

吐哈油田鲁克沁深层稠油油藏层内分段压裂改造技术

吐哈油田鲁克沁稠油油藏埋深3300～3800m,储层胶结程度弱,岩性疏松,砂体厚度较大,常规压裂支撑剂充填、造缝困难,厚油层不能得到充分改造;另外,稠油粘度高(地层温度下原油粘度200～300mPa·s),流动性差,且对温度敏感性强,冷伤害造成的钻井液和压裂液等胶体滤饼的堵塞问题会大大降低油井的压裂效果。历年压裂数据统计,压后单井平均日增油4.2t,平均有效期小于60d,效果较差,严重影响了稠油油藏的高效开发。为此,开展了提高稠油油藏压裂改造效果的研究,并形成了大孔径射孔、压前预处理、层内分段压裂、大粒径陶粒、降粘压裂液体系等配套技术,在现场试验3井次,施工成功率100%,有效率100%,平均单井日增油6.3t,取得了较好的压裂效果,为稠油油藏的高效开发提供了技术思路。     

胜北深层致密砂岩气藏水平井细分切割体积压裂技术

针对胜北区块深层致密砂岩气藏前期直井压裂效果差、难以实现储量有效动用的问题,吐哈油田从2019年起结合区块储层地质特征,以提高储层改造体积、保证裂缝导流能力、降低压裂施工风险为核心,开展了水平井体积压裂工艺技术研究,形成了以"细分切割分段分簇+大规模体积改造+高温混合压裂液体系+高温可溶桥塞+小粒径组合粒径支撑剂+控制...