射孔层位优化方法与分层压裂技术研究

低渗透储层的射孔技术必须配合压裂增产改造技术而开展,其中射孔层位优化是其关键问题之一.针对准噶尔盆地西北缘储层地质特性,提出了一种射孔层位优化的实用方法,即采用多种射孔方案,通过对不同射孔方案与压裂方案的模拟结果进行比较,优选射孔方案,尽量使各层都得到均衡、有力的改造,并且防止压裂时压窜目的层上、下水层或应力较小的夹层.该方法在准噶尔盆地西北缘勘探实践中,结合限流法分层压裂技术和封隔器分层压裂技术进行应用,取得了显著成效.     

水力压裂过程中射孔冲蚀效应的数值模拟研究

针对水力压裂过程中射孔冲蚀效应使得射孔簇处射孔数目难以确定的问题,使用FrackOptima全三维水力压裂软件和前期研究建立的射孔冲蚀模型建立算例。通过边界元进行网格离散,使用时间步长算法进行流固耦合数值模拟,定量研究射孔冲蚀效应对裂缝最终形态、压裂液流量分布、射孔摩阻、射孔直径、流量系数、井底压力这6个压裂结果参数的影响规律。研究结果表明：传统非限流压裂过程中射孔摩阻的值和射孔冲蚀导致的摩阻瞬时动态变化较小,因此可以忽略射孔冲蚀效应;而在使用同时多簇限流压裂方法开发非常规油气的过程中,射孔摩阻的值较大且射孔冲蚀导致的摩阻瞬时动态变化较明显,所以必须考虑射孔冲蚀效应。在算例参数条件下,选取8孔/簇可以获得较合适的射孔摩阻,从而较好地平衡应力阴影效应,获得较均匀的多条裂缝发育;同时,确保井底压力在实际压裂安全范围内。     

基于动态压力实测数据的复合射孔/HEGF技术分析

为准确认识和定量分析复合射孔的井下动态过程,研究了复合射孔器井下射孔/压裂机理,进行了大量的井下测试.采用高速井下多参数存储测试仪实时实况地获取了内置式、外套式、爆燃压裂三种射孔/压裂完井工艺的井下动态实测数据,并结合施工工艺参数对其作用过程进行了分析.实测结果表明:所测复合射孔及高能气体压裂典型峰值压力在30～140MPa之间,压力脉冲持续时间因工作机理不同相差很大:爆燃压裂时间可达到305ms,而内置式射孔为10ms左右.大量测试数据显示,复合火药装药量和起爆方式是射孔器和压裂弹的井下动压作用特性的关键参量.外套式和爆燃压裂井下数据为国内首次测试到.     

核磁共振成像在射孔完井中的应佑

在实验室条件下对贝雷砂岩进行射孔试验,并分别对射孔后的靶体进行酸化、压裂工艺处理,利用核磁共振和工业X-CT技术分别对未射孔的靶体、射孔后的靶体、射孔后酸化的靶体、射孔后压裂的靶体进行测试.定量分析了射孔对砂岩靶体的损害及酸化、压裂对射孔损害的解除作用,并进行现场试验验证.对合理有效地规划油田采油工艺具有一定的参考价值和指导意义.     

斜井压裂大型真三轴模拟试验研究

通过大型真三轴模拟试验,研究了井斜角,井眼方位角、射孔方式对斜井压裂裂缝起裂压力、起裂位置及裂缝延伸规律的影响,得到了不同参数条件下裂缝起裂和延伸的直观认识.探索通过定向射孔形成一条平整大裂缝的途径,从而降低水力压裂地层的破裂压力,改善裂缝形态,提高压裂成功率,为优化斜井地层射孔方案及水力压裂设计提供依据.实验结果对于提高斜井水力压裂技术水平,改善压裂增产效果具有重要作用.     

射孔方式对压裂压力及裂缝形态的影响

利用大型真三轴压裂模拟试验系统,通过模拟地层条件,监测压裂过程及其压力情况,观察裂缝的起裂及其延伸形态,进行射孔方式对压裂压力及裂缝形态的影响研究.研究结果表明,在地应力的大小和分布确定的情况下,破裂压力随着射孔角度的增大而升高,随着射孔排数的增加而降低.为有效降低地层破裂压力、提高压裂成功率及效果,射孔方位应选择0°方向,射孔密度在套管强度容许的前提下越大越好;单排射孔形成的裂缝形态较为简单,多排射孔形成的裂缝形态较为复杂,裂缝条数增加且形态各异.     

数值分析模型下页岩气定面定向射孔技术对套管的影响机理研究

为了厘清页岩气井定面定向射孔对水力压裂井套管的影响,结合水力压裂射孔工艺优化、射孔弹对压裂效果的影响等基础研究,建立定面定向射孔对套管强度影响的3D有限元数值分析模型,探究三种射孔方式对P110套管安全的影响规律.研究显示,不同方式的定向射孔对套管强度的影响程度不同,但不影响套管生产应用;射孔孔径是对套管强度影响最大的...     

临兴区块致密砂岩气水平井连续油管分段压裂工艺

针对临兴区块裸眼水平井分段压裂过程中存在的裂缝起裂位置不确定、管柱携液能力差等问题,提出了套管固井连续油管分段压裂技术,优化了工具参数、水力喷砂射孔参数、压裂施工参数及配套工艺参数.通过水力喷枪、封隔器、接箍定位器等井下工具的组合应用来实现喷砂射孔、封隔分层、连续油管精确定位与环空大排量注入,只需一趟管柱作业即可完成多层射孔、压裂等作业,压裂级数不受限制.     

井温资料在南阳油田压裂中的应用

井温资料在南阳油田生产中主要用于判断水力压裂裂缝高度、分析水力裂缝形态和压裂施工效果等.在储层含气时,用于判断套管外是否窜槽、射孔井段是否已正确射孔.运用实例分析了其应用方法.     

射孔对致密砂岩气藏水力压裂裂缝起裂与扩展的影响

为降低致密砂岩气藏偏高的地层破裂压力及增加储层改造体积,设计小型水力压裂实验装置,通过鄂尔多斯致密砂岩气藏钻井取心,研究不同射孔数量﹑射孔间距﹑射孔深度及水平应力差条件下水力压裂裂缝起裂与扩展规律.结果表明,射孔可以有效地降低致密砂岩气藏的破裂压力;增加射孔数量可以增加裂缝条数,并且裂缝沿射孔的方向扩展,有利于均匀布缝,提高储层的改造体积;低水平应力差和较小的射孔间距产生的缝间干扰导致裂缝在扩展的过程中发生偏转,缝间干扰随着射孔间距的增加及水平应力差的增大而减弱;射孔深度对于裂缝起裂也有一定的影响,裂缝更容易从射孔较深的区域起裂,为致密砂岩气藏压裂井射孔参数优化提供依据.     

压裂液滤失的二维数值模拟

结合油藏工程和数值模拟技术 ,根据压裂施工过程中滤失的压裂液在地层中二维流动和压裂液为非牛顿型流体的实际 ,建立了非牛顿型压裂液的二维动态滤失模型 ,用数值方法求解 ,并将计算结果与一维模型结果进行对比分析。计算表明 :仅考虑压裂液垂直于裂缝壁面一维流动所计算的滤失速度会偏小 ,并且这种差值会因地层渗透性的增加而加大。二维方法由于考虑了压裂液的非牛顿特性和二维流动 ,其结果也比一维模型更符合现场实际 ,可以减少压裂施工的风险 ,提高压裂设计的可靠性。     

新场上沙溪庙致密碎屑岩气田整体压裂开发方案设计研究

为了解决川西致密碎屑岩气田存在的生产动态复杂,储量难动用,采速低,见产慢,稳产条件差,提高综合开采效益困难等问题和难点,通过研究和现场试验,认为采用整体压裂改造开发技术可以获得较好的产能和经济开发效果,建立了气,水三维二相三重介质低渗致密裂缝性气藏整体压裂模拟模型,模型中首次全面考虑了低渗致密气藏低速非达西型渗流和高速非达西型渗流的影响,结合地应力研究,对新场上沙溪庙致密碎屑岩气田整体压裂开发方案进行了设计研究;为低渗致密气藏患体压裂改造方案的编制提供了思路和工具。     

二次加砂压裂裂缝延伸模型研究

二次加砂压裂工艺处于技术探索阶段,缺少相关理论研究.在考虑二次加砂前,一次加砂已经在缝中沉降并形成一定高度的砂堤,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,在此基础上建立了适用于二次加砂压裂的裂缝延伸模型.包括:压裂液在缝中流动的连续性方程、压降方程、裂缝宽度方程及高度方程.其中压降方程是在平板流理论、力学平衡原理的基础上建立起来的,与常规压降方程不同的是该方程考虑了砂堤高度变化对流体流动的影响.数值模拟结果表明二次压裂和常规压裂相比压后增产效果理想,具有推广应用的价值.     

超分子压裂液的研究及现场应用

超分子压裂液体系属于可逆交联的多元结构型聚合物,有别于胍胶和其他合成聚合物,此结构可随剪切速率、盐度和温度等条件变化而可逆变化。通过对该压裂液体系的耐剪切性能、流变特征、携砂,破胶等室内的评价分析,现场应用表明:该新型压裂液体系与常规压裂液相比具有组分少、施工配液简单、携砂优良、破胶彻底,对地层的伤害低,易于返排等优点,在改造低渗透油气藏及非常规油气藏中具有明显优势。     

塔中1号气田碳酸盐岩储层酸蚀裂缝导流能力的研究

塔中1号气田主要为碳酸盐岩储层,酸化压裂是碳酸盐岩油气藏提高单井产量的常用增产工艺措施之一,酸压的导流能力则是评价酸化压裂施工有效性的主要指标。针对塔中1号气田碳酸盐岩储层,采用自行研制的改进API型酸蚀裂缝导流能力试验仪,综合研究了不同缝宽、不同流量、不同温度、不同用酸量等工艺参数对酸蚀裂缝导流能力的影响,为以后塔中其它地区的酸压储层改造提供了实验依据,对同类型地区的酸压改造具有非常重要的参考和指导意义。     

考虑地层污染预测增产倍比的方法

本文根据压裂酸化施工后地层流体作非径向流动的特点,建立了以无因次压力表示的稳定流动数学模型,提出了有限差分求取增产倍比的数值计算方法。该方法全面考虑了钻井完井造成的井底污染、压裂酸化带来的裂缝壁面污染、有限裂缝导流能力等因素的影响,能准确预测压裂酸化井的增产倍比。     

心墙水力劈裂的颗粒流模拟

心墙坝的水力劈裂问题是非连续介质中的非连续变形问题,还牵涉到渗流与土骨架的流固耦合等.基于连续介质理论的有限元法在对水力劈裂问题的模拟分析上有一定的局限性.对于心墙土这种离散材料,采用颗粒流模拟其水力劈裂问题是一种值得深入研究的方法.运用PFC(颗粒流)程序模拟研究水力劈裂的典型物理试验,模拟结果显示,采用颗粒流研究水力劈裂问题是可行的.对均质试样、非均质试样、均质(含软弱带)试样分别进行模拟分析,对比结果表明:均质试样不会发生水力劈裂现象,非均质(含有软弱带)试样发生水力劈裂的可能性最大.对非均质(含软弱带)试样发生水力劈裂的全过程的模拟分析结果初步认为,水力劈裂破坏的力学机理是张拉破坏.     

低渗气藏压裂技术应用研究

苏里格气田地层压力系数低,压后返排困难,常规的压裂施工对储层的伤害较大,影响压裂增产效果.通过全程液氮伴注,增加压裂液返排能量,可加快压后返排速度,降低压裂液对储层的伤害.经过优化施工工艺,优选低伤害、高性价比压裂液体系,形成了适合苏里格气田的压裂改造工艺技术.     

油井压裂选井方法在C油田中的应用

随着油田的不断深入开发,压裂改造是油藏开发获取工业油流的必须手段。为确保油井压裂的效果与经济效益,提升油井压裂方案的符合率,避免传统上压裂选井的经验性与盲目性,依据近些年来压裂选井的实践,应用模糊数学分析的方法,建立了适合C油田的压裂选井方法,即模糊评判分析方法。通过对模型进行实际运算应用,其结果与该地区实际压裂的施工结果具有很好的符合性。研究成果为C油田可持续开发奠定基础,对于指导油田压裂选井工作具有重要意义。     

裂缝性低渗透储层压裂技术研究

运用小型压降可以判断天然裂缝存在与否,以及天然裂缝的张开压力大小.裂缝性储层并不需要高导流能力的人工裂缝,沟通更多的储层区域和天然裂缝是保证油井压后高产稳产的关键.通过支撑剂优选、压裂液优化、施工工艺优化这三个方面的研究,来有效控制压裂液向天然裂缝的滤失,保证施工的成功率.