川南页岩气体积压裂技术发展与应用

我国四川盆地页岩气资源丰富,经过10余年探索,中国石油在川南地区实现页岩气的规模效益开发,掌握了页岩气勘探开发核心技术,页岩气压裂理论、技术和方法从无到有,从单一到配套,实现了从跟跑到部分领跑的全面进步。2010年至今,川南地区页岩气压裂经历了先导试验、自主研发、系统完善、技术升级4个发展阶段,形成了以体积压裂工艺技术、体积压裂配套技术、压裂裂缝监测与压裂后效果评价技术、工厂化压裂技术为核心的3500m以浅页岩气水平井体积压裂技术体系。研究总结了现阶段页岩气压裂技术进展和应用成效,分析了已有技术的局限性、川南地区压裂难点,提出需要针对不同埋深的页岩储层地质特征开展针对性的压裂理论深化研究与技术攻关,需攻关3500m以浅老区提高采收率、3500m以浅新井提高产量和储量动用程度、3500m以深页岩气提高单井产量及复杂防控等领域,以支撑未来页岩气高效开发。     

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     

永川深层页岩气藏水平井体积压裂技术

深层页岩气藏水平井压裂存在注入压力高、加砂难、稳产能力低等问题,针对永川龙马溪气藏地质特点,以形成体积压裂缝网为目标,采用优化后的高黏、低黏组合液体及粒径70/140目+40/70目+30/50目组合支撑剂,选择大通径免钻桥塞和可溶桥塞分段工艺,采用地质工程双甜点地球物理预测技术确定分段分簇位置,结合6段制混合注入模式和特殊加砂工艺保证顺利加砂,并配套了射孔优化、缝口暂堵技术、压后闷井方案增加裂缝复杂程度。实施井获得了较好的增产效果,达到体积改造目的。     

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。     

页岩气体积压裂效果评价数据支持系统研究

体积压裂已经成为页岩气增产的必要措施,如何评价体积压裂效果是页岩气藏提高压裂水平亟待解决的问题。在体积压裂井产能评价、压裂效果多因素影响分析、相关性分析、多元回归分析的理论基础之上,建立了压裂投产效果评价指标和压裂工艺效果评价指标,通过理论计算明确裂缝几何参数对页岩气藏压裂效果的影响程度,同时引入体积压裂井产能变化指数,建立评价方法,将压后生产动态情况综合到压裂效果评价中,并应用模糊数学方法对评价指标进行计算,解决了压裂效果评价中的地质因素和工程因素之间的矛盾。实例计算表明:数据支持系统能够满足页岩气体积压裂效果评价现场需求,应用效果较好,经济效益显著。图2表4参13     

页岩气储层体积缝网压裂技术新进展

体积缝网压裂是以在储层中形成大规模复杂裂缝网络为目的的压裂工艺技术,是低渗、特低渗页岩气储层实现工业开采最有效的增产措施。介绍了近期提出的同步压裂(或拉链式压裂)、交替压裂(或"德州两步跳"压裂)和改进拉链式压裂技术工艺原理及其实现方法,对比分析了其各自存在的优缺点,简要阐述了成功实现页岩气储层体积缝网压裂的关键辅助技术(清水压裂技术、微地震监测技术及参数优化方法等)。研究发现,改进拉链式压裂利用同步压裂和交替压裂优点的同时规避了它们各自的不足,使其压后效果相比于同步压裂和交替压裂更好,为页岩气的进一步开发提供了新思路。最后,针对目前尚存在的问题,分析了其可能原因并指出了未来发展方向,对我国页岩气高效开发具有重要指导意义。     

非常规压裂技术在川东页岩气开发中的应用研究

页岩气存在的页岩层一般孔隙度较小、渗透率较低、石英矿物质含量高、页岩层内页岩气流动性较低,天然形成的裂缝发育程度较高,所以需要对页岩层进行压裂改造才能获得较高且稳定的页岩气产量,非常规压裂技术是页岩气开发的核心技术之一,本文对非常规压裂技术地面配套施工技术进行了具体分析,升级优化页岩气压裂装置,完善压裂工艺地面施工布置,保证了非常规压裂技术施工质量。     

威荣区块深层页岩气井体积压裂技术

威荣区块页岩气储层埋藏深(3550～3880 m),地应力高(垂直地应力86.0～97.7 MPa),水平地应力差大(7～17 MPa),岩石脆性指数低(小于0.50),天然裂缝不发育,压裂面临施工压力高、压力窗口窄、敏感砂比低、加砂难度大的难题.大型物理模拟实验表明,威荣区块深层页岩气井压裂裂缝形态以主缝+分支缝为主...     

蜀南页岩气藏体积压裂效果预测新方法

针对四川长宁—威远地区龙马溪组页岩储层特点,在完善现有的总有机碳质量分数、渗透率和吸附气体积分数评价方法的基础上,采用灰色关联分析方法修正了储层含气性分类评价标准。综合岩石力学参数、脆性特征、地应力和天然裂缝发育状况,对岩石可压性进行定量分析,应用层次分析法建立了岩石可压性评价标准。通过现场压裂测试分析和裂缝解释,给出了适应于该区的改造体积计算模型,并分别对含气性、可压性和改造体积这三者与产量的相关性进行了分析。结果表明,改造体积与压后产量的相关性最高,含气性次之,可压性最低。综合考虑含气性、可压性和改造体积的影响,建立了多因素压后产量预测模型,预测结果与已有生产井产量拟合较好。实例给出了新方法的计算过程,预测结果更准确。     

川南深层页岩气水平井体积压裂关键技术

针对川南深层页岩气水平井压裂技术不成熟、关键参数不合理和压裂后单井产量低的问题,在综合分析已压裂井压裂效果的基础上,结合川南深层页岩储层地质工程特点,以提高缝网复杂程度、增大裂缝改造体积、维持裂缝长期导流能力为核心,采用室内试验与数值模拟相结合的方式,优化了压裂工艺和关键参数,形成了以"密切割分段+短簇距布缝、大孔径等孔径射孔、大排量低黏滑溜水加砂、高强度小粒径组合支撑剂、大规模高强度改造"为主的深层页岩气水平井体积压裂关键技术。Z3井应用该技术后,获得了21.3×10⁴ m³/d的产气量,较同区块未用该技术的井提高1倍以上;川南地区多口深层页岩气水平井应用该技术后获得高产,说明该技术有较好的适应性,可推广应用。川南深层页岩气水平井体积压裂关键技术为3 500～4 500 m页岩气资源的有效动用奠定了基础。     

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。     

《高含硫气田安全开发风险评价及保障技术研究与应用》通过四川科技厅鉴定

日前,由中国石油西南油气田公司安研院负责的项目《高含硫气田安全开发风险评价及保障技术研究与应用》通过四川省科技厅组织的2013年科技成果鉴定。该项目成果包含了近年来安研院为保障高含硫气田安全、高效、清洁开发而研究形成的高含硫气田开发全过程危险有害因子识别与控制技术、基于计算流体动力学（CFD）的三维复杂地形高含硫天然气泄漏扩散定量风险评价技术,     

涪陵页岩气水平井高效压裂技术及应用

针对涪陵页岩气田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，为实现有效改造体积最大化，改造体积内裂缝复杂程度最大化，通过缝网压裂工艺、低成本高效材料体系、返排液重复利用等技术研究，形成了一套适合于涪陵页岩气水平井高效压裂技术。其中缝网压裂工艺实现了形成复杂裂缝网络的压裂目标，高效低成本减阻水压裂液体系，满足连续混配施工要求，成本较国外减阻水体系降低20%以上，现场测试减阻率高达74.5%，返排液重复利用技术实现返排液零排放。截至2017年12月，集成技术累计现场应用330井次，压裂5 300段，工艺成功率97%，平均无阻流量38.5×104 m3/d，增产增气效果显著。     

石油开发中体积压裂技术的应用

随着人类生活水平的不断提高,物质资源的种类和数量越来越多,汽车等交通工具也变得越来越普及,而作为汽车的动力燃料,石油就是最重要的原材料。石油燃料已广泛应用于各个行业,而人类对于石油燃料的需求也在不断的增加。为了在石油开发工程中增加原油的初始产量和最终的采收率,人们研究并应用了体积压裂技术。     

页岩气藏体积压裂水平井产能有限元数值模拟

考虑到压裂过程中的多重复合作用,将压后页岩储层分为支撑主裂缝、缝网波及区与未压裂区。考虑基岩纳米孔隙中气体吸附与解吸、Knudsen扩散、滑脱流、黏性流,以及水压诱导裂缝应力敏感效应,建立了页岩气藏体积压裂生产动态模拟的物理模型和渗流数学模型。结合Galerkin有限元方法,对基质和裂缝渗流方程进行空间上的离散,推导了三角形单元有限元数值模型,给出了压裂水平井二维渗流场内、外边界条件和水力裂缝处理方法,对时间域采用向后差分,最后顺序求解裂缝和基质压力方程,模拟了页岩气藏体积压裂水平井生产动态和压力场分布。该研究为页岩气储层体积压裂产能评价提供了理论模型,对于有限元法模拟双重介质渗流场和产能预测具有现实意义。     

页岩气藏大规模体积压裂后井筒快速排液方法优选

页岩气藏孔隙度低,地层压力低,经过大规模体积压裂后,返排率低一直是试油工艺的一个难题。压裂后,流体在产层中停留时间过长,会损害产层,很难达到预期的压裂效果。如何高效快速排液对页岩气藏的开发具有十分重要的意义,文章探讨了目前常用的几种页岩气体积压裂后快速排液方法,为页岩气储层改造后快速排液提供了科学依据。     

页岩气压裂技术进展及发展建议

页岩气在全球范围内有着广泛的应用前景和巨大的开发潜力,但页岩气在当前阶段仍有着较高的开采难度,需要结合现场情况大力研发全新的压裂技术,而我国也需要积极借鉴与学习国外先进的压力技术,以此为我国页岩气的开采提供可靠参考依据.基于此,本文简要分析了页岩气压裂技术的应用现状和发展方向,围绕着页岩气压裂技术的进展,提出了科学可行...     

压裂改造技术在页岩气储层中的应用

目前水平井完井、大规模分段压裂改造已经成为实现页岩气商业化开发的主体技术措施.页岩储层根据其岩石矿物类型和天然裂缝发育程度不同可以定性地分为脆性页岩和塑性页岩,在脆性页岩地层中压裂液主要有减阻水或减阻水+线性胶体系,塑性地层中一般采用高黏度交联冻胶、泡沫压裂液体系等.经过30年的发展,北美页岩气已经实现了效益开发,而国内页岩气勘探开发则刚刚起步,尚处于勘探评价阶段.W201井是国内第1口为勘探页岩气钻的井,其基质渗透率极低(0.00018×10-3μm2),脆性矿物含量较高,裂缝较发育,吸附气含量较高.结合国外页岩气开发经验,通过对W201井储层评价、液体优选、工艺措施优化,成功实现了页岩储层大规模减阻水压裂施工,标志着国内在页岩气压裂施工工艺、液体体系、裂缝监测等方面实现突破.     

页岩气压裂技术现状及发展方向

页岩气分布广泛,开发潜力巨大。然而,由于开采难度大,在大部分情况下,需要采取有效的压裂增产措施。经过多年的研究与实践,国外在页岩气压裂方面取得了巨大进步,形成了以水平井分段压裂为主体的一系列工艺技术。文中回顾了北美地区页岩气井压裂的发展历程,重点介绍了压裂地质特征评价技术、压裂施工工艺以及常用的压裂液体系,并结合技术现状展望了未来页岩气压裂的发展方向。     

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.