国外页岩气井水力压裂裂缝监测技术进展

由于页岩气储层呈低渗物性特征,需要进行储层改造才能获得工业价值的天然气流。页岩气储层经过水力压裂产生的人工裂缝是页岩气产出的主要通道,通过裂缝监测手段可以确定裂缝的延伸特征,利用这些信息优化压裂设计,实现页岩气藏管理的优化。通过调研分析国外文献,可知目前国外常用的页岩气井水力压裂裂缝监测主要有直接近井筒裂缝监测、井下微地震监测方法、测斜仪监测和分布式声传感裂缝监测,对比分析了这几种裂缝监测方法的监测能力和适应性。在这些压裂监测技术中直接近井筒裂缝监测技术只作为补充技术,井下微地震裂缝监测是目前应用最广泛、最精确的方法,测斜仪裂缝监测的应用也比较广泛但无法用于深井,分布式声传感裂缝监测在2009年首次用于现场压裂监测还处于起步阶段。先进页岩气井水力压裂裂缝监测技术的应用大大增加了水力压裂增产措施的有效性和经济性。     

页岩气井水力压裂技术及环境问题探讨

水力压裂法开采天然气时,用高压将混有化学物质和沙子的水注入到地下页岩层,在高压下用水压裂岩石,同时用沙或其他物质支撑裂口,使页岩破碎释放出气体。国内外页岩气井水压裂增产技术,主要包括清水压裂、同步压裂、重复压裂和水平井压裂技术;深度研究页岩气井水力压裂带来的环境污染问题,主要包括甲烷污染和其他化学物质污染;分析目前在页岩气水力压裂开发中解决环境污染问题的具体补救措施,主要包括压裂返排废水的控制、对空气污染的控制和非常规气清洁开发的黄金准则。     

页岩气压裂技术研究进展

页岩气分布广泛,开发难度大,通常情况下需要采取有效的压裂增产措施.国外在页岩气压裂技术研究上有许多先进成果,但国内经验较为不足.本文根据压裂技术的作业流程,充分总结国内外近几年在页岩气压裂参数优化设计、压裂液、压裂工艺3方面的研究进展,对比分析其新的突破,指出未来页岩气压裂技术的一些攻关方向:将人工智能技术与人工裂缝扩...     

页岩气“体积压裂”技术与应用

对页岩气藏水平井水力多段压裂、重复压裂、多井同步压裂以及裂缝综合监测等系列“体积压裂”技术的应用原理及现场应用效果进行了分析总结.“体积压裂”技术能够大幅度提高页岩气单井产量,提高单井控制储量和页岩气藏采收率.“体积压裂”为目的的各压裂工艺,都有各自独特的技术特点,在开采页岩气时,要结合实际情况和各压裂技术的适用条件,选取合适的压裂方式.图8表6参8     

页岩气藏水力压裂技术进展

目前,水平井和多段压裂是页岩气开发的核心技术,结合页岩地层特点和页岩地层压裂后不同于常规地层的特征,介绍多种页岩气藏压裂设计模型;然后对页岩气压裂作业中的压裂材料(包括压裂液、支撑剂和添加剂)的选择、压裂设计与实施、压裂评价、施工监测(包括裂缝、压裂液、支撑剂和裂缝导流能力的监测)以及常用的压裂技术进行具体分析;最后得出相关的结论和认识,指出页岩气的增产机理和今后的研究方向。图4表2参21     

页岩气储层压裂改造技术

通过资料调研,分析了页岩气的储层特征:页岩气藏储层中的页岩既是烃源岩也是储层,普遍富含有机质;页岩气藏储气类型以自由气和吸附气为主,吸附气以吸附状态赋存在于酪根和粘土颗粒的表面;页岩矿物组分复杂,渗透率极低,天然裂缝较发育.介绍了国外不同页岩气藏储层压裂改造工艺及相关配套技术;北美页岩气藏开发形成了以水平井完井和分段压裂为主的主体技术,以滑溜水和复合压裂液为主的压裂液体系,以分段多簇射孔、快速可钻式桥塞封隔、微地震裂缝监测和大规模连续混配的配套技术.中国页岩气资源量达20×10(12)-30×10(12)m3,开发潜力巨大,通过了解和学习国外页岩气开发现状和技术,从而加快中国在页岩气成藏理论、构造背景、地质成因、生储盖理论、开发方式、压裂改造技术及相关配套工具等方面的研究步伐,尽快实现中国页岩气的商业化开发.     

方深1井页岩气藏特大型压裂技术

页岩气储层具有孔隙度小、渗透率低、裂缝发育等特点,需要进行压裂改造才能获得理想产能。方深1井是中国石化一口复查页岩气的重点井,根据适合页岩气储层压裂技术的特点及该井的具体情况,确定采用降阻水大型压裂技术对该井储层进行压裂改造。通过试验和理论分析,优选出了降阻活性水配方和支撑剂。通过小型压裂确定了压裂设计的关键参数,并进行了压裂优化设计。方深1井根据压裂设计进行了降阻水大型压裂施工并获得成功,该井施工用液2 121.0 m3,累计加砂160.0 m3,压后返排率达83.2%,取得了较好的试气效果。方深1井的成功压裂表明,降阻活性水压裂液具有无损害、低摩阻、低界面张力、低返排阻力的特点,既能满足压裂施工需求又适合页岩气藏低孔低渗的特点。该井压裂成功对今后页岩气储层的压裂改造具有较好的借鉴意义。      

页岩气水力压裂中套损机理及其数值模拟研究

在页岩气开采的水力压裂过程中,套损时有发生,严重影响页岩气开采效率。明确套损机理及其影响因素有助于有针对性地采取缓解措施,避免套损。鉴于此,分析了压裂过程中储层的变形特征,同时综合考虑微地震数据和套损规律等信息,指出压裂施工中套损的主要机理是储层滑移引起的套管剪切。建立了水平井尺度的套损有限元模型,其中利用虚拟热膨胀模拟注液后压裂改造区的体积增加效应,采用单元埋入技术模拟套管和地层之间的相互作用。分析结果表明:天然裂缝长度和倾角对套损有较大影响,但增加套管壁厚不能缓解套损。研究成果对认识和缓解压裂中的套损有一定的理论指导意义。     

浅层页岩气投球转向压裂工艺及应用

水力压裂过程中,投暂堵球封堵孔眼是一种低成本的限流转向工艺,能有效提高改造体积。本文通过研究暂堵球在水平井段的运动规律,分析了影响暂堵球座封孔眼效率的因素,得到了泵送排量、暂堵球直径、孔眼数量与座封效率的关系。分析结果表明：常规施工排量以及暂堵球粒径都满足使暂堵球稳定座封于孔眼的条件,并且提高施工排量、合理选取暂堵球直径有利于提高暂堵球封堵孔眼效果。现场投球暂堵转向应用表明,暂堵后地层开启新破裂,同时也增加了裂缝的条数。通过对暂堵球座封孔眼效率影响的分析,可为现场投球转向工艺提供工程指导。     

页岩气压裂技术及其效果评价

页岩气作为一种重要的非常规能源,目前只有美国和加拿大取得商业开发成功。页岩气商业开发成功主要取决于水平钻井和压裂技术的突破。目前常用的技术有多级压裂、清水压裂、缝网压裂重复压裂和同步压裂等。此外CO2和N2泡沫压裂也日益得到人们的重视。该文从压裂液、压裂方式和裂缝监测技术及效果评价方面对页岩气压裂技术进行了介绍。     

页岩气水平井大型压裂设备配套及应用

为满足页岩气水平井分段大型压裂施工的需要,根据施工井的具体情况对主要压裂设备（压裂机组）进行了优化配置,并配套了压裂液混配设备、低压供液系统、立式砂罐等辅助压裂设备,满足了勘探阶段页岩气水平井大型压裂大排量、大液量、大砂量、使用多种液体和多种粒径支撑剂、施工时间长的工艺要求。涪页HF-1井、彭页HF-1井、延页平1井等3口页岩气水平井的成功压裂作业,为页岩气水平井大型压裂施工设备配套及应用积累了经验,增强了页岩气水平井大型压裂施工服务的能力。对今后页岩气 “井工厂”模式的开发,目前的压裂设备配套与压裂工艺对设备的需求还有一定的距离,需要加以完善。     

页岩气藏水力压裂和爆燃压裂对比分析

本文采用Mancos页岩现场和实验室数据,比较了水力压裂和爆燃压裂这两种压裂技术。最终得出结论:在应力实验中,爆燃压裂不适用于硬地层,页岩中的砂岩层极大地限制裂缝发育。现场测试说明,只要选择合适的状况,爆燃压裂和水力压裂都可以使用。     

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??Deep shale gas reservoirs buried underground with depth being more than 3 500 m are characterized by high in-situ stress, large horizontal stress difference, complex distribution of bedding and natural cracks, and strong rock plasticity. Thus, during hydraulic fracturing, these reservoirs often reveal difficult fracture extension, low fracture complexity, low stimulated reservoir volume (SRV), low conductivity and fast decline, which hinder greatly the economic and effective development of deep shale gas. In this paper, a specific and feasible technique of volume fracturing of deep shale gas horizontal wells is presented. In addition to planar perforation, multi-scale fracturing, full-scale fracture filling, and control over extension of high-angle natural fractures, some supporting techniques are proposed, including multi-stage alternate injection (of acid fluid, slick water and gel) and the mixed- and small-grained proppant to be injected with variable viscosity and displacement. These techniques help to increase the effective stimulated reservoir volume (ESRV) for deep gas production. Some of the techniques have been successfully used in the fracturing of deep shale gas horizontal wells in Yongchuan, Weiyuan and southern Jiaoshiba blocks in the Sichuan Basin. As a result, Wells YY1HF and WY1HF yielded initially 14.1×104 m3/d and 17.5×104 m3/d after fracturing. The volume fracturing of deep shale gas horizontal well is meaningful in achieving the productivity of 50×108 m3 gas from the interval of 3 500–4 000 m in Phase II development of Fuling and also in commercial production of huge shale gas resources at a vertical depth of less than 6 000 m.     

页岩气井水力压裂用黏土稳定剂LM-1的研制及评价

页岩气井水力压裂过程中容易发生黏土水化膨胀和运移,造成储层损害,影响压裂施工的效果。因此,室内合成了一种适合页岩气井水力压裂的季铵盐阳离子黏土稳定剂LM-1,并参照相关标准,对其综合性能进行了评价。实验结果表明,黏土稳定剂LM-1与常规的胍胶压裂液和滑溜水压裂液体系的配伍性较好,不会影响压裂液体系的整体性能;具有良好的耐水洗能力和防膨能力,当LM-1的质量分数为2.0%时,水洗前后钠膨润土的膨胀体积不再变化,其防膨率能够达到90%以上;黏土稳定剂LM-1的泥岩损失率仅为8.6%,远远优于其他常用的黏土稳定剂;另外,经过黏土稳定剂LM-1处理后,页岩储层天然岩心的渗透率变化率较小,起到了良好的黏土稳定作用,能够有效防止压裂过程中黏土遇水膨胀造成的储层损害。     

评价页岩水力压裂效果的一种新方法及其应用

提出了评价页岩水力压力效果的一种新方法——修正的带宽投影连通率计算方法,对带宽投影法计算连通率的方法进行了修正,根据修正后的带宽投影法的原理编写计算机软件,计算页岩压裂效果面缝网体系各方向的连通率,并做出连通率玫瑰花图,计算玫瑰花图占半圆的比例,将此比例作为指标评价压裂效果面的缝网体系。将这一方法应用到重庆焦石坝采集的龙马溪组页岩的室内水力压裂效果评价上,取得了良好的效果。     

水力压裂微地震裂缝监测技术及其应用

水力压裂形成的裂缝渗透率和导流能力是影响压后效果的重要因素。利用裂缝监测技术可以分析裂缝扩展规律．优化指导压裂设计。由于该技术可监测裂缝生成、评价压裂效果,为调整压裂设计和油气田开发方案提供参考依据．对低渗透油藏增产具有十分重要的意义。文中首先阐述了水力压裂微地震裂缝监测技术的原理和特点．其次结合某油田水力压裂微地震资料,通过反演微地震震源位置信息,推断出每次压裂产生的裂缝参数,并进行了水力压裂裂缝发育和演化的过程预测．研究结果表明,水力压裂微地震裂缝监测技术可以用于指示裂缝位置、分析裂缝发育情况,并辅助微地震位置精确反演,指导水力压裂施工作业。     

桥塞射孔分段压裂工艺在页岩气井——JY8-2HF井中的应用

JY8-2HF井钻遇的上奥陶统五峰组-下志留统龙马溪组为黑色碳质泥岩页岩气气藏,储集空间类型多样,主要包含了有机质孔、晶间孔、粒间孔、溶蚀孔、有机质收缩孔、构造裂缝及页理缝等,通过对该井采用电缆桥塞＋射孔联作分段压裂工艺,优化压裂施工参数,优选压裂液和支撑剂组合,采取前置酸化和桥塞泵送降压处理技术,成功进行了压裂施工,JY8-2HF井压后用12 mm油嘴试气求产,日产气54.72万立方米,取得了较好的压裂效果.     

彭水区块页岩气水平井固井技术研究与应用

为了提高页岩气水平井固井质量,满足分段压裂需求,结合彭水区块固井技术特点,对水泥浆体系和固井工艺进行了研究。针对页岩气压裂需求,研究固井技术对策,并开展数值模拟,分析了压裂过程水泥石受力状态,形成降低弹性模量和提高水泥石抗拉强度的改性要求。利用力学分析结论,优选SFP弹塑性水泥浆体系,弹性模量降低50%,抗拉强度提高50%,满足分段压裂水泥石力学性能要求。为提高顶替效率,优选弹性扶正器及安放方案,利用高效溶剂型冲洗液体系和冲洗技术,以提高固井质量。水泥浆体系和工艺技术在彭水区块4口井开展应用,目的层固井质量胶结中等达到96%以上,压裂施工过程未见层间窜现象。     

水平井脉冲柱塞加砂新技术在中江气田的应用

常规压裂工艺由于压裂液残渣、支撑剂破碎和嵌入、细小颗粒运移等使支撑剂填充层导流能力受损,常规工艺导流能力难以突破假定无任何伤害的理论最大值。从理论分析入手,渗透率实验研究结果表明,脉冲柱塞加砂新技术形成的开放性渗流通道其渗透率和导流能力是对应的支撑剂均匀铺置方式的3~8倍及4~9倍,PT软件和创新物模实验模拟了裂缝铺砂剖面和开放性渗透通道形成的过程;新工艺现场实施主要涉及射孔完井方案的优化、压裂液体系的优化、脉冲柱塞加砂泵注程序的设计、纤维加入配套技术等方面,总体来说实施方便可靠。中江气田4口新工艺应用水平井与4口常规水平井对比结果表明,在平均单段液量基本相当,平均加砂规模减少21.6%的情况下,平均单井测试产量提升31.4%,5个月累产增加率23.2%,平均稳产指数提高率34.3%。新工艺取得降本与增产的双重效果,在川西致密砂岩水平井中具有推广应用的前景。     

页岩气压裂数值模型分析

水力压裂和水平井开采是页岩气开发的主要技术,在我国尚处在工业试验阶段,存在很多技术瓶颈。在总结分析了页岩气压裂的特点基础上,探讨了网状裂缝形成的主控因素及裂缝扩展模型、产能预测模型的类型以及优缺点。结果认为,特殊的赋存生产机理、复杂的裂缝形态和多尺度的渗流模式是页岩气压裂的主要特点,其目的是形成网状裂缝,扩大储层改造体积;网状裂缝的形成主要受天然裂缝与人工裂缝的夹角、水平主应力差和岩石的脆性等因素的控制。页岩气压裂产能预测模型面临的主要问题是裂缝形态的模拟和气体流态的描述,主要有非常规裂缝模型、离散裂缝模型和双重介质模型等,这些模型和方法在一定程度上表征了页岩气压裂裂缝形态和渗流特点,但没有考虑不规则的裂缝形态等。