致密砂岩气藏多段压裂水平井优化部署

国内致密砂岩气藏普遍存在含气砂体分布零散、储集体内非均质性强的特征,含气砂体准确预测的难度较大。对于水平井开发方式而言,2口相向水平井靶点B之间留有较大间距,将造成储量平面控制和动用程度降低。从国外致密气开发实践调研入手,基于鄂尔多斯盆地苏里格致密砂岩气藏有效砂体空间展布、规模尺度及开发动态特征分析,结合数值模拟方法,论证水平井在不同部署方式下的开发效果,提出水平井的优化部署方案。研究表明:相向2口水平井靶体B点接近重合、压裂段等间距部署,可以大幅度提高水平井对储量的控制和动用程度,同时有效提高气田整体开发经济效益。研究成果在致密气实际开发中具有可操作性和推广应用前景。     

致密砂岩气藏压裂水平井裂缝参数的优化

为了解决压裂水平井的多参数综合优化问题,基于不稳定渗流原理,应用复位势理论、叠加原理和数值求解方法,建立了考虑裂缝干扰的压裂气藏水平井产量预测模型,研究了影响压裂水平井产量的单因素变化规律;结合正交试验设计方法和灰色关联理论,确定了影响压裂水平井产能的敏感因素排序,并实现了考虑多参数综合作用的压裂水平井参数优化设计。计算结果表明：算例中影响产量的重要性排序依次为地层渗透率、储层厚度、孔隙度、水平段长度、裂缝条数、裂缝长度和导流能力;优选区块水平井组合参数为水平段长度1 000 m、裂缝条数10条、裂缝长度60 m、导流能力10 μm²·cm,按照优化参数施工后,无阻流量显著增加。     

不同脆性致密砂岩裂缝扩展规律实验

岩石的脆性与致密油气储集层压裂改造效果密切相关,但致密岩石的脆性对裂缝扩展规律的影响仍不明确。基于真三轴压裂模拟实验系统,对鄂尔多斯盆地东部3种不同脆性致密砂岩开展了压裂模拟实验,分析了脆性、压裂液类型和层理对裂缝扩展规律的影响。研究表明,山1段致密砂岩脆性最强,长7段致密砂岩次之,盒8段致密砂岩脆性最弱;在层理不发育的条件下,相比于中等脆性的盒8段致密砂岩,强脆性的山1段致密砂岩采用滑溜水压裂形成的单条裂缝扩展更充分,液态CO₂压裂形成的分支裂缝数量更多;在层理发育的条件下,长7段致密砂岩采用滑溜水压裂和液态CO₂压裂形成的裂缝的形态均较复杂;相比于滑溜水压裂,液态CO₂压裂形成的裂缝宽度更小;液态CO₂压裂更适用于脆性较强、层理发育的长7段致密砂岩储集层压裂改造。     

致密砂岩气藏水平井多簇分段压裂工艺

结合多簇分段压裂技术的原理及特点,针对多级管外封隔器分段压裂技术存在的施工管串工具较多、节流摩阻较大、无法开启特低渗储层段等技术瓶颈,文中提出了采用水溶性暂堵剂形成的水平井多簇分段压裂技术,并对暂堵剂的成胶状态、溶解性能和抗压性能进行了研究,最后在×井成功进行了现场试验.结果表明,×井获取无阻流量为1 1.1×104 m3/d的高产气流.     

致密砂岩油藏体积压裂裂缝扩展数值模拟研究

体积压裂是提高致密砂岩油藏产量的关键技术。应用有限元和离散元的混合方法建立了体积压裂扩展模型,对长庆油田长7致密砂岩油藏水平井多簇压裂进行了裂缝扩展模拟研究。结果表明,应力差小于4 MPa时有利于体积裂缝形成高于5 MPa时主要形成平面裂缝;天然裂缝密度仅在较低应力差条件下对体积压裂改造效果影响显著;在应力差为3 MPa时增加射孔簇数、降低簇间距,改造面积增加并不显著,簇间裂缝干扰严重,局部裂缝出现合并现象;应力差为5 MPa时,簇间裂缝干扰相对较弱,增加射孔簇利于沟通天然裂缝,提高体积裂缝发育程度和扩大改造面积。     

大庆油田致密砂岩储层压裂裂缝扩展形态实验研究

大庆油田在致密油砂岩储层体积压裂上取得了较好效果,但裂缝形成机理认识不清,制约技术的进一步提高。为了明确大庆松北地区致密砂岩储层裂缝形态特征,采用水力压裂模拟装置,在真三轴条件下对天然致密砂岩岩心进行了水力压裂物理模拟实验,分析了注入压力曲线特征和岩心裂缝形态变化规律。结果表明,裂缝形态主要受水平主应力差控制,层理特征对裂缝形态影响明显;脆性指数及杨氏模量对裂缝形态影响不明显。当水平主应力差小于3 MPa时,储层层理特征越明显,压裂后水力裂缝越容易沟通层理弱面并发生转向,裂缝形态越趋于复杂。     

致密砂岩气藏水平井体积压裂新技术

针对致密砂岩气藏常规缝间距80~100 m分段压裂导致单井剩余可采储量多的问题。基于体积压裂理念,改变传统致密砂岩水平井等分段理念,将均匀布段改为针对"甜点"的加密分段,采用Y341封隔器和不限级数滑套分段新工艺,对每个射孔段针对性压裂,实现了不动管柱多段分段压裂改造;同时,通过加砂压裂工艺和施工参数优化,实施"长、宽、高"三维立体压裂,提高储层的改造程度,以达到体积压裂和提高压后天然气产量的目的。该技术在川西低孔—特低孔、超致密砂岩储层水平井GX井成功进行了不动管柱19级分段压裂试验,一次性下入压裂管柱,连续施工,创下了国内不动管柱滑套分段数最多的记录,段间距22~76 m,平均45 m,压后在油压23 MPa下测试气产量12.64×10~4 m~3/d,是地质预期的2~3倍,比采用常规分段、测井与录井显示更好的同井场邻井的压后测试产气量更高。该井生产296 d,累计产气量是邻井的2.17倍,动态储量是邻井的1.3倍。加密分段及分段压裂新工艺为低孔—特低孔、超致密气藏提高开发效果提供了重要的技术支撑。     

致密油多段压裂水平井产能预测方法

针对玛湖致密油田多段压裂水平井产能预测中存在误差大的问题,调研了国内外研究现状和针对性解决措施,认为产能预测误差大的原因在于储集层非均质性强,使用公式法预测水平井产能难以排除储集层横向非均质的影响。利用增产倍数法建立了致密油水平井产能预测流程,首先建立直井产能与地质参数的相关性,然后建立水平井增产倍数(水平井产能除以直井产能)与地质参数的相关性,最后预测水平井产能的平面分布特征。经新井产量验证,新方法预测精度比类比法和公式法高。     

薄窄河道低渗致密砂岩气藏压裂水平井裂缝参数优化

低渗致密砂岩气藏主要采用多段压裂水平井进行开发,其开发效果受裂缝参数影响显著。针对川西地区窄河道砂岩气藏河道类型多样、非均质性强的特点,采用数值模拟方法,对典型河道中水平井的裂缝间距、裂缝长度、导流能力进行优化,并综合分析了影响最优裂缝参数的地质因素。结果表明,最优裂缝间距与储层有效渗透率成正比,河道渗透率越高,裂缝间距越大;最优缝长主要由河道宽度及有效渗透率决定,宽度越宽、渗透率越低的河道最优裂缝越长;裂缝导流能力则受储量丰度及有效渗透率综合影响。根据最优裂缝参数影响因素分析结果,建立了河道地质特征参数与最优裂缝参数间的数学关系式,可用于快速预测不同河道相应的最优裂缝参数。     

致密砂岩储层水平井水力压裂裂缝参数影响因素数值模拟

在大规模压裂开发过程中,水力压裂裂缝扩展形态及空间展布是致密砂岩储层改造效果定量描述和评价的难点。为了研究水平井水力压裂裂缝扩展形态及空间展布规律,通过落实岩石力学参数,建立油藏地质、岩石力学及地应力模型,利用kinetix水力压裂模拟模块,模拟泊松比、弹性模量、水平应力差、加砂量、压裂液排量以及压裂液总量等参数对复杂缝网形成规律的影响,分析了裂缝起裂和扩展的规律。结果表明：随着泊松比、弹性模量、加液量的增加,裂缝缝长呈减小的趋势,加砂量、主次应力差对裂缝缝长影响较弱;裂缝导流能力随泊松比、单段加液量、加砂量、压裂液排量的增加而增大,主次应力差在6 MPa左右时,裂缝导流能力最高,弹性模量对水力裂缝的导流能力影响相对较小;主次应力差较小时,裂缝展布方向与主应力方向夹角较大;主次应力差较大时,裂缝沿主应力方向延伸。研究结果可为致密油藏储层水平井大规模压裂参数优化和压后定量评价提供技术支撑。     

致密砂岩多段分簇压裂中孔隙压力场对多裂缝扩展的影响

为了研究致密砂岩多段分簇压裂中孔隙压力场对多裂缝扩展的影响,采用300 mm×300 mm×600 mm天然砂岩进行真三轴水力压裂实验,实验过程中采用2套压裂液注入系统分别独立控制2条水力裂缝,实验后将试件连续切片分析实验结果,同时采用三维流固耦合数值模拟方法研究孔隙压力场对水力裂缝扩展的影响。结果表明:在致密砂岩压裂中,由于孔隙压力场的存在,无论是簇内裂缝还是簇间裂缝扩展,当缝间距与裂缝半长的比值较小时,裂缝之间表现为相互吸引;当缝间距与裂缝半长的比值较大时,裂缝之间的相互影响较弱,多裂缝之间未出现相互排斥现象;除缝内净压力、缝间距、应力差外,裂缝周围孔隙压力场也是影响多裂缝扩展的重要因素;孔隙压力的增大减小了有效应力,岩石更容易发生剪切破坏,从而加速了裂缝的非平面、非对称双翼扩展;现场致密砂岩多段分簇压裂应增大簇间和簇内射孔间距,可避免压裂液滤失导致裂缝长度的减小,增大储层的改造体积。     

致密砂岩气藏水平井压裂工艺参数优化

低渗致密砂岩气藏采用多段压裂水平井进行开发,其开发效果受压裂工艺参数影响显著。针对川西新马-什邡地区透镜体致密砂体、砂泥岩互层、非均质性强、渗流环境复杂等特点,在明确储层特征分类的基础上,建立了特定的多砂体不同组合的物理模型,差异化优化了水平井压裂工艺参数,支撑了气藏的高效开发。基于优化的施工参数,现场成功应用,较优化前水平井产量提高了41%,可为致密砂岩气藏水平井压裂工艺参数优化提供一定指导。     

砂岩致密油水平井压裂开采参数优化设计

随着国内常规油气田开发逐步进入中晚期,并且,在高油价的影响下,油气资源开发正从常规油气向非常规油气开发跨越。虽然水平井加水力压裂是国内外公认开发致密油的最有效手段,但是,对砂岩致密油水平井压裂产量影响因素的研究却较少。利用数值模拟方法,采用精细化网格建立砂岩致密油水平井分段压裂的单井模型,研究了水平井设计参数、水力压裂设计参数及裂缝方位这3个要素对开发过程中产量的影响,对实现砂岩致密油水平井的高效开发具有重要的指导意义。     

致密砂岩油藏压裂投产水平井产能分析

针对致密砂岩油藏压裂投产水平井生产过程中,储层渗流场复杂的问题,在前人工作的基础上,利用井筒与油藏耦合模型,对模型中的裂缝流动压降进行修正,同时综合考虑储层启动压力梯度和应力敏感对产能的影响,推导出适合致密砂岩油藏压裂水平井的产能方程。研究结果表明,致密砂岩储层的启动压力梯度和应力敏感对水平井的产能影响显著,同时计算结果显示,推导的产能方程预测结果准确,能够指导水平井的开发。     

水平井多段压裂非常规裂缝压力动态特征

为了解决复杂地层压裂过程中裂缝关于井筒不对称的试井解释问题,通过点源函数基本理论,建立有限导流垂直裂缝试井解释数学模型,利用压降叠加原理获得水平井多段压裂非常规裂缝试井解释模型,采用积分变换获得该模型的半解析解。对压裂裂缝进行数值离散,结合半解析解与杜哈美原理,根据Stehfest数值反演方法绘制考虑井储和表皮效应的井底压力及压力导数曲线。研究表明:该模型总体上划分为井储、双线性流、早期线性流、第一径向流、第二线性流、过渡流和系统径向流阶段;不对称因子主要影响双线性流阶段持续时间的长短;裂缝导流系数主要影响双线性流阶段和早期线性流阶段井底压力及压力导数曲线特征,导流能力越大,双线性流阶段井底压力导数曲线特征越不明显。     

致密储层压裂缝扩展规律与可压裂性评价

以准噶尔盆地玛湖凹陷风城组致密储层为研究对象,利用真实破裂过程数值模拟平台RFPA软件,研究压裂过程中致密储层井周裂缝的扩展和延伸规律。在此基础上,研究了岩石力学特性以及水平主应力差对地层井周裂缝延伸规律的影响,并利用灰色关联法定量分析各因素对压裂效果的影响程度,以及结合层次分析法构建储层的可压裂性评价模型。结果表明：水平主应力差越大,压裂缝延伸的方向性越明显,地层起裂压力越低,裂缝延伸距离越大;随着抗压强度、抗张强度和弹性模量的增大,地层起裂压力越高,裂缝延伸距离越小,而随着泊松比的增大,地层起裂压力越低,裂缝延伸距离越大;基于灰色关联法,明确了影响压裂效果的因素由高到低排序依次为水平应力差>弹性模量>抗张强度>单轴抗压强度>泊松比;利用层次分析法构建了综合考虑水平应力差、弹性模量、抗张强度及单轴抗压强度等因素影响的储层可压裂性指数计算模型,其与无因次压裂缝缝长、面积均呈较好的正相关性;结合已压裂井试油资料,储层可压裂性指数也与采油强度呈良好的正相关性。     

水平井压裂多裂缝扩展诱发光纤应变演化机理

在平面三维多裂缝扩展模型基础上,构建了压裂监测井光纤应变与应变率的计算模型,提出了水平井压裂多裂缝扩展诱发光纤应变正演计算方法.基于该方法,开展了水平井压裂多裂缝扩展诱发光纤应变与应变率数值模拟分析,结果表明,裂缝扩展诱发光纤应变演化可分为应变增强、收缩汇聚和直线状汇聚3个阶段;应变率演化可分为应变率增强、收缩汇聚、直...     

致密砂岩压裂复杂裂缝三维模型研究

研究和现场经验均表明,致密砂岩压裂时易产生复杂裂缝,对压裂成功率及压后效果影响较大,常规裂缝模型已不能适应致密砂岩压裂设计的需要。复杂裂缝产生的原因包括致密砂岩岩性的影响、致密砂岩与顶底板岩性差异、构造应力、界面效应等。研究的致密砂岩复杂裂缝产生机理主要考虑了岩性差异和界面效应,在常规裂缝模型的基础上,提出了一种新的T形裂缝三维延伸模型,耦合了单条水平裂缝和垂直裂缝,并给出了具体的数值求解方法和计算实例。结果表明,新模型比常规单一裂缝模型更符合实际情况,能够对压裂易产生多缝和压后效果不佳做出合理解释。T形裂缝模型作为复杂裂缝系统的一个基本单元,为后续各类非常规储层改造复杂裂缝模型的研究提供了重要参考。     

致密砂岩气藏水平井分段压裂优化设计与应用

针对川西沙溪庙组致密砂岩气藏水平井开展了分段压裂优化设计及现场应用研究。采用水平井分段压裂诱导应力场模型,以提高储层整体渗流能力为目标,优选了裂缝起裂次序、裂缝间距和射孔参数,通过优化压裂施工净压力和排量沟通了主裂缝周围的天然裂缝。现场实施结果表明:优化后的水平井压裂8~13段,每段内射孔2~3簇,每簇长度为0.5 m,相同压裂段内簇间距为30~60 m;采用中间为12~16孔/m、两端为16~20孔/m的变密度射孔,优化排量为3.5~6.5 m³/min;采用优化设计技术实施的5口井平均稳定产量为5.3×10⁴m³/d,较优化前有明显提高,取得了显著的经济效益,为同类型致密砂岩气藏的水平井分段压裂优化设计提供了借鉴。