复杂条件下支撑剂导流能力的实验研究与分析

地层裂缝所处的各种复杂条件对水力压裂施工有重大的影响,利用导流能力测试仪器,测试分析了支撑剂嵌入、压裂液残渣、压裂液破胶效果、地层微粒侵入、闭合时间、酸碱性等复杂条件对支撑裂缝导流能力的影响。实验结果对正确评价支撑剂性能以及合理选择支撑剂具有一定的参考价值。基于实验测试的导流能力数据,应用统计分析原理,回归出导流能力随压力变化的函数关系式,对分析支撑剂导流能力和压裂施工设计具有一定的指导意义。     

江苏油田水力压裂裂缝导流能力提高方法实验研究

裂缝导流能力是影响水力压裂改造效果的重要因素。目前,胍胶压裂液得到广泛应用,但其中含有的水不溶物以及破胶后形成的残渣会对裂缝导流能力造成一定伤害,从而降低压后增产效果。本文针对江苏油田压裂现状,研究了胍胶压裂液对裂缝导流能力的伤害程度,分析了压裂液对裂缝伤害的机理,提出了裂缝导流能力的提高方法。研究表明稠化剂浓度、支撑剂铺置方式的优化以及羧甲基胍胶压裂液、生物酶破胶剂的应用,可以有效降低胍胶压裂液对裂缝导流能力的伤害。研究结果对压裂液的优选、压裂设计方案的优化具有指导意义。     

因地层微粒侵入引起的支撑剂充填层伤害的研究

数值模拟研究表明 ,减少微粒侵入支撑剂充填层从而改进裂缝导流能力的一个方法是优化选择支撑剂尺寸。近来的研究表明 ,在采用表面改性化学剂的支撑剂控制地层微粒的侵入时 ,为提高裂缝的导流能力 ,可根据需要对支撑剂尺寸的筛选规则做一定的调整。研究结果表明 ,防止地层微粒侵入的关键是形成稳定的支撑剂充填层 /地层界面     

低浓度胍胶压裂液对裂缝导流能力伤害对比实验研究

随着全球胍胶价格的上涨,低浓度胍胶压裂液在低渗透储层具有良好的应用前景。与常规压裂液体系相比,低浓度胍胶压裂液体系具有低表面张力、低残渣、低伤害、低成本、易返排的优势。通过对比不同体系不同浓度的胍胶压裂液充填裂缝导流能力伤害实验,定量分析各压裂液体系对裂缝导流能力的伤害率,可以直观评价低浓度胍胶压裂液对储层的伤害特点,为低浓度胍胶压裂液优选应用提供重要依据。     

地层微粒侵入对支撑剂充填层伤害实验研究

压裂充填可以作为解除疏松、胶结较差地层在钻完井过程中造成的近井地带伤害的优选方法,但是疏松地层产生的微粒运移伤害甚至堵塞裂缝内支撑剂充填层现象很普遍而且也很严重,直接影响压裂改造的效果,选择合适尺寸的支撑剂对成功压裂松软地层显得尤为重要。通过室内实验分析了地层微粒与不同粒径支撑剂配伍性,为正确选择合适大小粒径支撑剂,防止地层微粒侵入,提高充填层导流能力提供了依据。     

地层微粒侵入对支撑剂充填层伤害实验研究

压裂充填可以作为解除疏松、胶结较差地层在钻完井过程中造成的近井地带伤害的优选方法，但是疏松地层产生的微粒运移伤害甚至堵塞裂缝内支撑剂充填层现象很普遍而且也很严重，直接影响压裂改造的效果，选择合适尺寸的支撑剂对成功压裂松软地层显得尤为重要。通过室内实验分析了地层微粒与不同粒径支撑剂配伍性，为正确选择合适大小粒径支撑剂，防止地层微粒侵入，提高充填层导流能力提供了依据。     

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。     

支撑裂缝导流能力影响因素实验研究与分析

支撑剂性能好坏直接影响支撑裂缝的导流能力,影响支撑剂性能的因素很多,除了支撑剂自身因素外,外界环境因素也不容忽视。从实验角度研究分析了支撑剂强度、粒径及粒径组合、铺砂浓度、闭合压力、温度和时间、支撑剂嵌入、地层微粒和压裂液残渣对导流能力的影响,实验结果对正确评价支撑剂性能以及合理选择支撑剂具有一定的参考价值。     

支撑剂与地层微粒之间的配伍性研究

疏松地层产生的微粒堵塞支撑剂充填层而导致裂缝导流能力显著下降、油井产能不佳、产量过早 递减。以地层微粒粒度分布为原则,给出了充填层孔喉计算模型,考虑支撑剂受到闭合压力的影响而变 成面接触,研宛颗粒与支撑剂充填层孔喉之间的匹配关系,从而有效地防止地层微粒的侵入,增加裂缝 的长期导流能力。     

宝浪油田无伤害压裂液研究

宝浪油田低渗透地层存在钙镁离子含量高、水敏易水锁等问题,压裂开发对液体有一定要求,研究发现常用压裂液在适应性方面有一些不足.为了提高区块的压裂效果,选择无伤害压裂液压裂,并对影响压裂液成胶性能的因素进行分析,对稳定剂EDTA(乙二胺四乙酸二钠盐)、KCl、阴离子表面活性剂等主要添加剂用量进行优化,得出压裂液基本配方并进行实验研究,主要包括压裂液对储层和支撑裂缝的伤害性、悬砂性能、流变性及抗剪切性、破胶性能、稳定性等方面进行了室内评价.实验结果证明,该压裂液耐温性能、悬砂性能、流变性能符合要求,抗剪切,对支撑剂及岩心伤害小,且破胶彻底,在地层水矿化度高的情况成胶稳定,适合宝浪油田压裂开发.     

页岩储层水力压裂支撑裂缝导流能力影响因素

支撑裂缝的导流能力是评价页岩储层水力压裂施工效果的一项重要参数,其大小受到多种因素影响。文中开展了支撑剂类型、颗粒大小、铺砂浓度等对支撑裂缝导流能力影响的室内实验研究。结果表明:陶粒的导流能力明显高于石英砂和覆膜砂,在低闭合压力条件下,20~40目陶粒的导流能力最大,在高闭合压力条件下,组合支撑剂的导流能力明显高于单一支撑剂;铺砂浓度越大,裂缝导流能力越大;循环应力加载模式下,裂缝导流能力比稳载时下降了31.7%,经过滑溜水和胍胶压裂返排液污染后,裂缝导流能力分别下降了33.9%和76.5%。研究成果指导了X-4井的现场压裂施工,该井措施后产气量较高且稳定生产,压裂增产效果较好。     

一种超低密度支撑剂的可用性评价

常规支撑剂的密度一般比较大,严重影响着有效水力裂缝的形成,并难以应用于长缝压裂,超低密度支撑剂的使用能够增加裂缝有效长度,提高压裂井的增产效益。采用室内实验与软件模拟相结合的评价手段,对一种新型空心覆膜陶粒支撑剂（ST-I）进行酸溶解度、抗破碎率等基本性能评价,分析了其导流能力在不同闭合压力、铺砂浓度下的变化规律。同时将这种超低密度支撑剂与普通陶粒支撑剂进行性能比较,测试了其在不同压裂液黏度下的沉降特性。结果表明,该支撑剂具有较好的物理、导流性能,在压裂液中的沉降速度较普通陶粒支撑剂明显较慢,完全满足长缝压裂的基本要求。通过后期合理的压裂施工设计,能够形成有效支撑半缝长达到180 m 左右的裂缝。     

致密碳酸盐岩储层复合缝网酸压技术研究及矿场实践——以大牛地气田下古生界马五5碳酸盐岩储层为例

大牛地气田下古生界马五₅碳酸盐岩储层为低孔、低渗致密储层,储层丰度低,天然裂缝发育,常规酸压技术改造体积有限,水平井投产后产量递减快,稳产难度大。针对这些问题,分析了大牛地气田下古生界马五₅碳酸盐岩储层岩石脆性指数特征,开展了复合缝网酸压技术研究,采用“大排量前置液造缝+大规模胶凝酸缝网酸压+后置支撑剂保持裂缝导流能力”的设计思路,将水力加砂压裂与胶凝酸酸压复合,并优选复合缝网酸压线性胶前置液体系、胶凝酸体系及组合支撑剂体系,优化复合缝网酸压施工排量、施工液体用量比例及支撑剂用量等施工参数。矿场实践表明,该技术对大牛地气田下古生界马五₅碳酸盐岩致密储层具有较好的适用性和显著的改造效果,对大牛地气田下古生界气藏的大规模建产意义重大。     

甲酸盐加重瓜胶压裂液体系

为解决深层破裂压力高、常规压裂液难以压开的难题,开展了加重压裂液体系研究。由于压裂液需要进入到储层深部,因此要求加重剂具有良好的水溶性,而瓜胶压裂液需要在弱碱性环境中交联,因此强酸弱碱盐类加重剂,如氯化钙、氯化锌等不适用,溴酸盐（溴化钾、溴化钙等）虽可用但成本较高,难以应用,因此选择甲酸盐,该加重压裂液密度在1.0~1.5g/cm3范围内可调。受电性、分子量和分散性的影响,助排剂和黏土稳定剂可能与甲酸盐发生化学反应或物理作用,出现絮凝、析出或沉淀现象,通过实验优选出ME-1微乳助排剂和FP-2黏土稳定剂,结合流变性、滤失和破胶等实验,优选了与其配伍的有机硼交联剂等相关助剂,形成综合性能良好的加重压裂液体系。董8井压裂层段5 353.70~5 364.45 m,地层温度为120℃,优化加重压裂液（密度为1.2 g/cm3）现场配制工艺,成功地进行了现场应用;压后破胶液黏度小于5 mPa·s,返排率达100%。该加重压裂液技术为下一步的高闭合应力油藏的压裂改造提供了经验。      

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。     

酸液溶蚀作用对支撑剂性能的影响

前置酸液加砂压裂是提高致密储层有效动用的技术之一.注入酸液能有效降低储层破裂压力、清洁地层、提高压裂效果,但酸液同时也会与裂缝中的支撑剂接触而发生化学反应,从而降低支撑剂抗压性能,不利于维持较高的导流能力.文中模拟现场压裂施工方案,进行支撑剂酸溶解度测试实验,评价了酸液溶蚀作用对支撑剂抗压强度、导流能力的伤害程度.结果...     

基于CFD-DEM方法的迂曲裂缝中支撑剂运移关键影响因素分析

裂缝中支撑剂的运移和铺置是维持裂缝开放和增强裂缝导流能力的关键,但支撑剂在迂曲裂缝中的运移机理尚不明确。为此,基于计算流体力学原理,利用离散单元法建立支撑剂在迂曲裂缝中运移的数值模型,研究携砂液注入速度、压裂液砂比、支撑剂粒径等因素对迂曲裂缝中支撑剂运移铺置规律的影响。结果表明：裂缝迂曲度越大、支撑剂铺置距离越短,流速损失越大;在距裂缝入口20 mm处,与迂曲度为1.0的裂缝相比,迂曲度为1.2、1.5、2.0的裂缝中的流速损失率增大2.2、3.7、4.5倍;迂曲裂缝内支撑剂铺置距离随支撑剂注入速度的增大而增大,随压裂液砂比、支撑剂粒径的增大而缩短。该研究可为支撑剂在迂曲裂缝中运移的相关研究提供理论指导。     

苏里格气田细分粒径支撑剂导流能力评价及试验

苏里格气田主力气层必须要进行压裂才能获得有效的井口产能,而获得较高的压裂裂缝导流能力则是其关键所在,然而国内外现用的支撑剂导流能力评价标准中支撑剂的粒径划分范围较大,只有针对不同类型气层采用合理粒径支撑剂进行压裂改造,才能有助于提高改造效果,进一步提高单井产量。为此,以苏里格气田现用的多家陶粒支撑剂性能评价为基础,通过新的支撑剂粒径划分和筛选,对符合苏里格气田压裂用支撑剂进行室内实验,开展了不同组合方式下的裂缝导流能力评价,优化适合该区域不同储层条件的支撑剂及粒径,并开展现场试验,取得了较好效果,为提高储层改造针对性、改善压裂改造效果提供了新的方法。     

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。      

二次加砂压裂工艺研究与应用

华北油田油层杨氏模量低,岩石较软,油层上下没有理想的遮挡层,造成裂缝高度垂向延伸超出油层,支撑剂大部分填充在非目的层,同时支撑剂嵌入严重,降低了裂缝导流能力,导致了大量的无效井及低效井产生。在研究分析低效及无效原因的基础上,研究出二次加砂压裂工艺。此项技术是常规控制裂缝高度技术的发展,它通过改变岩石的力学状态、压裂液的流动路径,达到控制缝高的目的;通过增加支撑剂的铺置层数,扩展裂缝宽度,增加裂缝导流能力。此项技术现场应用40多井次,增加了压裂井的压后有效率及生产周期,取得了可观的经济效益及社会效益。